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DE19811873A1 - Variation of substrate velocity during sputtering - Google Patents

Variation of substrate velocity during sputtering

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DE19811873A1
DE19811873A1 DE1998111873 DE19811873A DE19811873A1 DE 19811873 A1 DE19811873 A1 DE 19811873A1 DE 1998111873 DE1998111873 DE 1998111873 DE 19811873 A DE19811873 A DE 19811873A DE 19811873 A1 DE19811873 A1 DE 19811873A1
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angular velocity
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rotating
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DE1998111873
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DE887219T1 (en
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Steven Hurwitt
Israel Wagner
Ira Reiss
Marian Zielinski
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Materials Research Corp
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Materials Research Corp
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates

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Abstract

Varying the velocity of a substrate which passes through a coating zone (49) includes rotation of the substrate about axes (18) and (46) and altering the angular velocities of these rotations while the substrate is located in the coating zone, to prevent excess sputter material accumulation in the middle of the substrate area. The corresponding apparatus includes a chamber (50) with coating zones (49), and units (74, 98) for rotational motions respectively about the axes (46, 18). The apparatus includes a drive (70) for the sun gear (92) of the planetary gear system, and magnets (76, 78; 100, 102) for transmitting the motion of the planet gears (90) through the chamber wall.

Description

Die Erfindung betrifft Sputterprozesse zum Herstellen dünner Filme auf Substraten, und spezieller betrifft sie ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Filmgleichmä­ ßigkeit eines Dünnfilms durch Variieren der Geschwindigkeit des Substrats während eines Sputterprozesses.The invention relates to sputtering processes for producing thinner Films on substrates, and more particularly relates to a ver drive and a device for improving the film uniformity Liquidity of a thin film by varying the speed of the substrate during a sputtering process.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden typi­ scherweise Sputterprozesse verwendet. Bei einem solchen Pro­ zeß wird zum Herstellen einer dünnen Schicht, oder eines Films, aus Metall auf einem Substrat wie einem Halbleiter­ wafer ein Sputtersystem verwendet. Ein Sputtersystem umfaßt eine Vakuumkammer mit einer Sputterquelle wie einer Kathode, die ein Quellentarget beinhaltet. Während eines Sputterpro­ zesses wird Material vom Quellentarget entfernt, das an­ schließend auf dem Substrat abgeschieden wird, um den Film auszubilden.In the manufacture of integrated circuits, typi sputtering processes are typically used. With such a pro  zeß is used to produce a thin layer, or one Films, made of metal on a substrate like a semiconductor wafer uses a sputtering system. A sputtering system includes a vacuum chamber with a sputter source such as a cathode, which includes a source target. During a sputtering pro material is removed from the source target finally deposited on the substrate to form the film to train.

Es ist erwünscht, daß der auf dem Substrat ausgebildete Film sehr gleichmäßige Dicke aufweist. Beispielsweise ist es bei Halbleiterwafern erwünscht, daß ein Film eine Dicken­ gleichmäßigkeit aufweist, die hinsichtlich der dicksten und dünnsten Bereiche des Films einen Bereich von ±5% nicht überschreitet. Eine Dickengleichmäßigkeit in diesem Bereich kann durch geeignetes Design der Kathode erzielt werden. Für andere Typen von Erzeugnissen, wie für Köpfe für magnetische Datenspeicher und Sucheinrichtungen, ist ein höheres Ausmaß der Dickengleichmäßigkeit erwünscht, das einen Bereich von ±2% nicht überschreitet. Es hat sich herausgestellt, daß eine Dickengleichmäßigkeit in diesem Bereich durch das Ka­ thodendesign alleine nicht leicht erzielbar ist. Demgemäß werden andere Techniken zum Verbessern der Gleichmäßigkeit genutzt.It is desirable that the one formed on the substrate Film has a very uniform thickness. For example it is in semiconductor wafers, it is desirable that a film have a thickness has uniformity in terms of the thickest and thinnest areas of the film do not have a range of ± 5% exceeds. A thickness uniformity in this area can be achieved by suitable design of the cathode. For other types of products, such as for magnetic heads Data storage and search facilities, is a higher degree thickness uniformity is desired, covering a range of Does not exceed ± 2%. It has been found that a thickness uniformity in this area by the Ka method design alone is not easily achievable. Accordingly are other techniques for improving uniformity utilized.

Zu einer derartigen Technik zum Verbessern der Gleichmäßig­ keit gehört ein Bewegen des Substrats mit vorgegebener Bewe­ gung relativ zur Sputterquelle, während das Substrat besput­ tert wird. Dies dient zum Integrieren von Ungleichmäßigkei­ ten im Abscheidungsmuster, um die Filmgleichmäßigkeit über eine größere Substratfläche zu verbessern. Es werden ver­ schiedene Bewegungstypen verwendet. Ein üblicherweise ver­ wendeter Bewegungstyp umfaßt es, das Substrat an der Sput­ terquelle linear vorbeizuführen. Ein anderer Bewegungstyp sorgt für eine Drehung des Substrats relativ zur Sputter­ quelle. Ein weiterer Bewegungstyp sorgt sowohl für eine bo­ genförmige Bewegung in Verbindung mit einer gleichzeitigen Drehung des Substrats, wodurch ein kombiniertes Muster von Bewegungen geschaffen ist.Such a technique for improving uniformity speed requires moving the substrate with a predetermined movement relative to the sputtering source while sputtering the substrate is tert. This is for integrating unevenness deposition pattern to ensure film uniformity to improve a larger substrate area. There will be ver different types of movement used. A usually ver The type of movement used includes the substrate on the sput lead source linearly. Another type of movement causes the substrate to rotate relative to the sputter  source. Another type of movement ensures both a bo genetic movement combined with simultaneous Rotation of the substrate, creating a combined pattern of Movements is created.

Typischerweise wird ein Planetenantriebsmechanismus dazu verwendet, das kombinierte Muster zu erzeugen. In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Planetenantriebsmechanismus 10 darge­ stellt, wie er in Verbindung mit einem Sputtersystem 12 ver­ wendet wird. Der Antriebsmechanismus 10 umfaßt eine An­ triebswelle 14 und einen Antriebsmotor 16 zum Drehen der An­ triebswelle 14 um eine Mittelachse 18. Das System 12 umfaßt ferner eine Kammer 20 mit einem Innenraum 24 und einem Pump­ stutzen 22. Die Kammer 20 umfaßt ferner mindestens eine Ka­ thode 26 zum Ausbilden eines Dünnfilms auf einem Substrat. Die Antriebswelle 14 erstreckt sich durch ein an der Kammer 20 befestigtes Durchführungselement 28 nach oben in den In­ nenraum 24. Im Gebrauch wird der Innenraum 24 durch eine Va­ kuumpumpe oder eine andere geeignete Vorrichtung (nicht dar­ gestellt) auf ein Vakuumniveau evakuiert, das zum Sputtern geeignet ist. Das Durchführungselement 28 dient dazu, die Antriebswelle 14 und die Kammer 20 abzudichten, um das Va­ kuumniveau innerhalb der Kammer 20 im wesentlichen aufrecht­ zuerhalten.Typically, a planetary drive mechanism is used to create the combined pattern. In Fig. 1, a conventional planetary drive mechanism 10 is Darge, as it is used in connection with a sputtering system 12 ver. The drive mechanism 10 comprises a drive shaft 14 and a drive motor 16 for rotating the drive shaft 14 about a central axis 18 . The system 12 also includes a chamber 20 with an interior 24 and a pump nozzle 22nd The chamber 20 further includes at least one method 26 for forming a thin film on a substrate. The drive shaft 14 extends through a bushing element 28 fastened to the chamber 20 upwards into the inner space 24 . In use, the interior 24 is evacuated by a vacuum pump or other suitable device (not shown) to a vacuum level suitable for sputtering. The grommet 28 serves to seal the drive shaft 14 and chamber 20 to maintain the vacuum level within the chamber 20 substantially.

Der Antriebsmechanismus 10 umfaßt ferner ein Sonnenrad 30 mit einer zentralen Bohrung 32. Das Sonnenrad 30 ist an der Kammer 20 innerhalb des Innenraums 24 befestigt und demgemäß stationär. Die Antriebswelle 14 erstreckt sich durch die zentrale Bohrung 32, und sie erstreckt sich bis über das Sonnenrad 30. Mehrere Armelemente 24 erstrecken sich radial ausgehend von der Antriebswelle 14 nach außen, um so eine speichenförmige Anordnung zu bilden. Jedes der Armelemente 34 enthält ein Lagergehäuse 36 mit einer Plattenwelle 38. Jede Plattenwelle 38 liegt einen Radius R entfernt von der Mittelachse 18, um so eine kreisförmige Anordnung um die Mittelachse 18 zu bilden. Jede Plattenwelle 38 ist zwischen einer Platte 40 zum Halten eines Substrats 42 und einem Pla­ netenrad 44 befestigt, das in Eingriff mit dem Sonnenrad 30 steht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zähne des Plane­ tenrads 44 und des Sonnenrads 30 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt sind. Jedes Lagergehäuse 36 ist so ausge­ bildet, daß es für eine Drehung der zugehörigen Plattenwel­ le 38, des Planetenrads 44, der Platte 40 und des Substrats 42 um eine zugehörige Plattenachse 46 sorgen kann.The drive mechanism 10 further includes a sun gear 30 with a central bore 32 . The sun gear 30 is attached to the chamber 20 within the interior 24 and is accordingly stationary. The drive shaft 14 extends through the central bore 32 and extends beyond the sun gear 30 . A plurality of arm elements 24 extend radially outward from the drive shaft 14 so as to form a spoke-shaped arrangement. Each of the arm elements 34 contains a bearing housing 36 with a plate shaft 38 . Each plate shaft 38 lies a radius R away from the central axis 18 so as to form a circular arrangement around the central axis 18 . Each plate shaft 38 is fixed between a plate 40 for holding a substrate 42 and a Pla netenrad 44 which is in engagement with the sun gear 30 . It should be noted that the teeth of the planet gear 44 and the sun gear 30 are not shown for the sake of clarity. Each bearing housing 36 is formed out so that it can provide for a rotation of the associated Plattenwel le 38 , the planet gear 44 , the plate 40 and the substrate 42 about an associated plate axis 46 .

Im Betrieb wird der Antriebsmotor 16 aktiviert, um für eine Drehung der Antriebswelle 14 zu sorgen. Eine Drehung der An­ triebswelle 14 bewirkt, eine entsprechende Kreisdrehung je­ des der Armelemente 34, jedes Lagergehäuses 36, der Platten­ welle 38, der Platte 40 und des Substrats 42 um die Mittel­ achse 18. Diese Kreisdrehung sorgt auch, in Verbindung mit dem Eingriff zwischen jedem Planetenrad 44 und dem Sonnenrad 30, für eine gleichzeitige Drehung jedes Planetenrads 44 und der zugehörigen Plattenwelle 38, der Platte 40 und demgemäß jedes Substrats 42 um die zugehörige Plattenachse 46.In operation, the drive motor 16 is activated to provide rotation of the drive shaft 14 . A rotation of the drive shaft 14 causes a corresponding circular rotation of each of the arm elements 34 , each bearing housing 36 , the plate shaft 38 , the plate 40 and the substrate 42 about the central axis 18th This circular rotation also, in conjunction with the engagement between each planet gear 44 and sun gear 30 , provides for simultaneous rotation of each planet gear 44 and the associated plate shaft 38 , plate 40 and, accordingly, each substrate 42 about the associated plate axis 46 .

Während eines Sputterprozesses wird benachbart zur Kathode 26 innerhalb des Innenraums 24 eine Abscheidungszone 49 zum Herstellen eines Dünnfilms auf jedem Substrat 42 erzeugt. Die Kathode 26 ist einen Abstand D von der Mittelachse 18, ungefähr entsprechend dem Radius R, entfernt angeordnet. Da­ her liegt die Kathode 26 in solcher Weise innerhalb der Kam­ mer 20, daß jedes Substrat 42 aufgrund der Kreisdrehung je­ des Substrats 42 um die Mittelachse 18 auf einer durch den Radius R definierten bogenförmigen Bewegungsbahn durch die Abscheidungszone 49 läuft. Diese bogenförmige Bewegung führt in Verbindung mit der gleichzeitigen Drehung jedes Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46 zu einem kombinierten Bewegungsmuster des Substrats 42, während sich dieses in der Abscheidungszone 49 befindet. Es zeigte sich, daß derartige kombinierte Muster zum Verbessern der Filmgleichmäßigkeit von hoher Wirkung sind.During a sputtering process, a deposition zone 49 for producing a thin film is produced on each substrate 42 adjacent to the cathode 26 within the interior 24 . The cathode 26 is arranged at a distance D from the central axis 18 , approximately corresponding to the radius R. Since ago is the cathode 26 in such a manner within the Kam mer 20 so that each substrate 42 due to the circular rotation of each of the substrate 42 about the central axis 18 runs on a by the radius R defined arcuate path of travel through the deposition zone 49th This arcuate movement, combined with the simultaneous rotation of each substrate 42 about its associated plate axis 46, results in a combined movement pattern of the substrate 42 while it is in the deposition zone 49 . Such combined patterns have been shown to be highly effective in improving film uniformity.

Jedoch zeigen derartige Antriebsmechanismen Nachteile. Ein Nachteil ist derjenige, daß das Sonnenrad 30 und jedes Pla­ netenrad 44 durch Kontakt abgenutzt werden, und zwar trotz der Verwendung von Schmiermitteln. Eine derartige Abnutzung führt zur Ausbildung großer Mengen an Metallteilchen, einige von nur 0,2 µm, innerhalb des Hohlraums 24. Im Verlauf eines Sputterprozesses werden viele dieser Teilchen im auf einem Substrat hergestellten Film eingebettet. Dies verursacht häufig Fehler in den Film enthaltenden Bauteilen. Beispiels­ weise ist es erwünscht, daß die Teilchendichte für den Film kleiner als 0,1 Teilchen pro cm2 der Substratfläche ist. Je­ doch hat es sich gezeigt, daß Zahnräder verwendende An­ triebsmechanismen häufig eine Teilchendichte von 100 oder mehr Teilchen pro cm2 der Substratoberfläche erzeugen, wo­ durch die gewünschte Teilchendichte wesentlich überschritten ist.However, such drive mechanisms have disadvantages. A disadvantage is that the sun gear 30 and each Pla netenrad 44 are worn by contact, despite the use of lubricants. Such wear leads to the formation of large amounts of metal particles, some as small as 0.2 µm, within the cavity 24 . In the course of a sputtering process, many of these particles are embedded in the film produced on a substrate. This often causes defects in the components containing the film. For example, it is desirable that the particle density for the film be less than 0.1 particle per cm 2 of the substrate area. However, it has been shown that gear mechanisms using gearwheels often produce a particle density of 100 or more particles per cm 2 of the substrate surface, where the desired particle density is substantially exceeded.

Ferner sind das Planetenrad 44 und das Sonnenrad 30 so be­ messen, daß sie für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis sorgen. Wenn das Sonnenrad 30 über 500 Zähne verfügt und je­ des Planetenrad 44 über 50 Zähne verfügt, dreht sich demge­ mäß das Substrat 42 pro einer Umdrehung um die Mittelachse 18 gleichzeitig zehn Mal um seine zugehörige Plattenachse 46. Infolgedessen liegt das Verhältnis der Drehzahl jedes Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46 bezogen auf die Mittelachse 18 fest. Häufig ist es jedoch erwünscht, ausgewählte Filmungleichmäßigkeiten dadurch zu kompensieren, daß das Verhältnis der Drehzahlen variiert wird. Jedoch ist das Austauschen jedes Planetenrads 44 und des Sonnenrads 30 in derartigen Systemen mühselig und zeitaufwendig. Dies er­ höht die Kosten und bildet einen weiteren Nachteil. Furthermore, the planet gear 44 and the sun gear 30 are so measured that they ensure a certain transmission ratio. Accordingly, if the sun gear 30 has 500 teeth and the planet gear 44 has 50 teeth each, the substrate 42 rotates ten times per turn around the central axis 18 about its associated plate axis 46 . As a result, the ratio of the speed of rotation of each substrate 42 about its associated plate axis 46 with respect to the central axis 18 is fixed. However, it is often desirable to compensate for selected film non-uniformities by varying the speed ratio. However, replacing each planet gear 44 and sun gear 30 in such systems is cumbersome and time consuming. This increases costs and is another disadvantage.

Aus Fig. 2 ist in Verbindung mit Fig. 1 ein Bewegungsmuster für ein Substrat 42 relativ zur Abscheidungszone 49 erkenn­ bar. Die Drehung der Antriebswelle 14 sorgt dafür, daß das Substrat 42 auf einem durch den Radius R gebildeten bogen­ förmigen Pfad (durch einen Pfeil 158 gekennzeichnet) durch die Abscheidungszone 49 läuft. Wenn dies auftritt, laufen innere Abschnitte 150 und äußere Abschnitte 154 des Sub­ strats 42 entlang einem inneren Pfad 152 bzw. einem äußeren Pfad 156 durch die Abscheidungszone 49. Ferner läuft ein mittlerer Teil 162 entlang einem mittleren Pfad 164, der zwischen dem inneren und dem äußeren Pfad 152, 156 liegt. Da der äußere Teil 154 weiter entfernt von der Mittelachse 18 ist als der innere Teil 150, läuft der äußere Teil 154 mit größerer Geschwindigkeit als der innere Teil 150. Demgemäß befindet sich der äußere Teil 154 für kürzere Zeit als der innere Teil 150 innerhalb der Abscheidungszone 49, was be­ wirkt, daß im äußeren Teil 154 weniger Abscheidung als im inneren Teil 150 auftritt.From Fig. 2 in conjunction with Fig. 1, a movement pattern for a substrate 42 relative to the deposition zone 49 can be seen . The rotation of the drive shaft 14 ensures that the substrate 42 runs through the deposition zone 49 on an arcuate path (indicated by an arrow 158 ) formed by the radius R. When this occurs, inner portions 150 and outer portions 154 of substrate 42 run along an inner path 152 and an outer path 156 through deposition zone 49, respectively. Furthermore, a middle part 162 runs along a middle path 164 , which lies between the inner and the outer path 152 , 156 . Since the outer part 154 is further away from the central axis 18 than the inner part 150 , the outer part 154 runs at a higher speed than the inner part 150 . Accordingly, the outer portion 154 is within the deposition zone 49 for a shorter time than the inner portion 150 , which causes less deposition to occur in the outer portion 154 than in the inner portion 150 .

Wie bereits beschrieben, bewirkt die Drehung der Antriebs­ welle 14 auch eine gleichzeitige Drehung des Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46 (durch einen Pfeil 160 ge­ kennzeichnet). Dies bewirkt mehrere gegenseitige Wechsel hinsichtlich der Position des inneren und äußeren Teils 150, 154, bezogen auf den inneren und den äußeren Pfad 152, 156, und dies führt zu einer Mittelung der Zeit, die der innere und der äußere Teil 150, 154 in der Abscheidungszone 49 ver­ bringen. Im Ergebnis besteht ein Ausgleich der Menge an Sputtermaterial, wie es durch den inneren und den äußeren Teil 150, 154 aufgenommen wird. Jedoch weist die Abschei­ dungszone 49 häufig ungleichmäßige Abscheidungseigenschaften auf. Infolgedessen erhält der mittlere Teil 162 häufig eine andere Menge an Sputtermaterial, als es den ausgeglichenen Mengen entspricht, wie sie der innere und der äußere Teil 150, 154 erhalten.As already described, the rotation of the drive shaft 14 also causes a simultaneous rotation of the substrate 42 about its associated plate axis 46 (indicated by an arrow 160 ). This causes several reciprocal changes in the position of the inner and outer portions 150 , 154 with respect to the inner and outer paths 152 , 156 , and this results in an averaging of the time that the inner and outer portions 150 , 154 in the Bring separation zone 49 ver. As a result, there is a balance in the amount of sputtering material received by the inner and outer portions 150 , 154 . However, the deposition zone 49 often has non-uniform deposition properties. As a result, the central portion 162 often receives a different amount of sputtering material than the balanced amounts obtained from the inner and outer portions 150 , 154 .

In Fig. 3A ist in Verbindung mit Fig. 2 eine erste Geschwin­ digkeitskurve 166 dargestellt, die die Winkelgeschwindigkeit des mittleren Teils 162 an verschiedenen Winkelpositionen um die Mittelachse 18 zeigt. Bei herkömmlichen Systemen wird das Substrat 42 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit durch die Abscheidungszone 49 transportiert, wie dies durch eine horizontale Linie in Fig. 3A dargestellt ist. Bei einer Win­ kelposition -90° ist das Substrat 42 noch nicht in die Ab­ scheidungszone 49 eingetreten. Bei der Winkelposition 0° liegt das Substrat 42 zentrisch innerhalb der Abscheidungs­ zone 49. Bei einer Winkelposition +90° wird das Substrat 42 vollständig durch die Abscheidungszone 49 beeinflußt.In Fig. 3A, a first speed curve 166 is shown in connection with Fig. 2, which shows the angular velocity of the central part 162 at various angular positions about the central axis 18 . In conventional systems, substrate 42 is transported through deposition zone 49 at a constant angular velocity, as shown by a horizontal line in FIG. 3A. At a win kelp position -90 °, the substrate 42 has not yet entered the deposition zone 49 . At the angular position 0 °, the substrate 42 lies centrally within the deposition zone 49 . At an angular position + 90 °, the substrate 42 is completely influenced by the deposition zone 49 .

In Fig. 3B ist in Verbindung mit Fig. 2 eine erste Dicken­ kurve 172 dargestellt, die die Filmdicke an einem ersten, zweiten und dritten Ort 174, 176, 178 des Substrats 42 zeigt. Dieser erste, zweite und dritte Ort 174, 176 und 178 entsprechen dem inneren, mittleren bzw. äußeren Teil 150, 162, 154 des Substrats 42. Wie oben beschrieben, erhalten der innere und der äußere Teil 150, 154 ungefähr dieselbe Menge an Sputtermaterial, um so am ersten und dritten Ort 174, 178 eine erste Filmdicke 168 auszubilden. Ferner erhält der mittlere Teil 162, wegen der ungleichmäßigen Abschei­ dungseigenschaften in der Abscheidungszone 49, eine größere Menge an Sputtermaterial, was am zweiten Ort 176 zu einer zweiten Filmdicke 170 führt, die größer als die erste Film­ dicke 168 ist.In Fig. 3B 2, a first thickness is in connection with FIG. Curve 172 illustrated showing the film thickness at a first, second and third location 174, 176, 178 of the substrate 42.. These first, second and third locations 174 , 176 and 178 correspond to the inner, middle and outer parts 150 , 162 , 154 of the substrate 42 , respectively. As described above, the inner and outer portions 150 , 154 receive approximately the same amount of sputtering material so as to form a first film thickness 168 at the first and third locations 174 , 178 . Furthermore, because of the non-uniform deposition properties in the deposition zone 49 , the central part 162 receives a greater amount of sputtering material, which leads to a second film thickness 170 at the second location 176 , which is larger than the first film thickness 168 .

Jedoch hat es sich herausgestellt, daß es erwünscht ist, um zunehmend strengeren Waferherstell-Erfordernissen zu genü­ gen, daß die Differenz der Filmdicken zwischen dem mittle­ ren Teil 162 und dem inneren und äußeren Teil 150, 154 ver­ ringert wird, um die Filmgleichmäßigkeit zu verbessern. However, in order to meet increasingly stringent wafer fabrication requirements, it has been found desirable that the difference in film thickness between the central portion 162 and the inner and outer portions 150 , 154 be reduced to improve film uniformity .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen gesputterter Dünnfilme gleichmäßiger Dicke zu schaffen.The invention has for its object a method and a device for producing sputtered thin films to create uniform thickness.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Leh­ re von Anspruch 11 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 16 gelöst.This task is regarding the procedure by the Leh re of claim 11 and with respect to the device solved the teachings of independent claims 1, 6 and 16.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention is described below with reference to figures illustrative embodiments described in more detail.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Planetenantriebsmechanis­ mus, wie er in Verbindung mit einem Sputtersystem verwendet wird. Fig. 1 shows a conventional planetary drive mechanism as used in connection with a sputtering system.

Fig. 2 zeigt ein Bewegungsmuster für ein Substrat relativ zu einer Abscheidungszone. Fig. 2 shows a pattern of movement for a substrate is relative to a deposition zone.

Fig. 3A zeigt eine erste Geschwindigkeitskurve beim Verstel­ len eines Substrats. Fig. 3A shows a first velocity curve when Verstel len a substrate.

Fig. 3B zeigt eine erste Dickenkurve, die die Filmdicken an verschiedenen Orten auf einem Substrat zeigt, wie dadurch erhalten, daß das Substrat gemäß der ersten Geschwindig­ keitskurve verstellt wurde. Fig. 3B shows a first thickness curve, which shows the film thicknesses at different locations on a substrate, as obtained by the fact that the substrate has been adjusted according to the first speed curve.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Drehen eines Substrats. Fig. 4 is a sectional view of an inventive device for rotating a substrate.

Fig. 5A und 5B sind Ansichten, die die Relativbewegung eines beispielhaften Sonnenrads, eines Armelements und eines Pla­ netenrads bei der Erfindung zeigen. Fig. 5A and 5B are views showing the relative movement of an exemplary sun gear, an arm member and a Pla netenrads in the invention.

Fig. 6 ist eine Ansicht eines alternativen Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 6 is a view of an alternative Ausführungsbei play an inventive device.

Fig. 7A zeigt eine zweite Geschwindigkeitskurve gemäß der Erfindung sowie eine alternative dritte Geschwindigkeitskur­ ve (als gestrichelte Linie dargestellt). Fig. 7A shows a second velocity curve according to the invention and an alternative third Geschwindigkeitskur ve (shown as a dashed line).

Fig. 7B zeigt eine zweite und dritte (als gestrichelte Linie dargestellte) Dickenkurve, die Filmdicken an verschiedenen Orten auf einem Substrat zeigen, wie als Ergebnis einer Ver­ stellung des Substrats gemäß der zweiten bzw. dritten Ge­ schwindigkeitskurve erhalten. Fig. 7B shows a second and third thickness curve (shown as a broken line) showing film thicknesses at different locations on a substrate as obtained as a result of a displacement of the substrate according to the second and third Ge speed curve, respectively.

Fig. 8 zeigt verschiedene Faktoren zum Konfigurieren einer Geschwindigkeitskurve. Fig. 8 shows various factors for configuring a speed curve.

Während die Erfindung auf viele Arten realisiert werden kann, sind in den Zeichnungen, die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden, spezielle Ausführungsbeispiele darge­ stellt, wobei zu beachten ist, daß die vorliegende Offenba­ rung nur für die Prinzipien der Erfindung beispielhaft ist, während nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die darge­ stellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele zu beschrän­ ken. In der folgenden Beschreibung sind dieselben Bezugszah­ len dazu verwendet, in den Fig. 1-8 ähnliche oder entspre­ chende Teile zu kennzeichnen.While the invention can be implemented in many ways, specific embodiments are shown in the drawings, which are described in detail below, it being understood that the present disclosure is only exemplary of the principles of the invention, and is not intended To limit the invention to the Darge presented and described embodiments. In the following description, the same reference numbers are used to identify similar or corresponding parts in FIGS . 1-8.

In Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung 48 zum Drehen von Substraten dargestellt. Diese Vorrichtung 48 um­ faßt eine Abscheidungskammer 50 gemäß der Erfindung mit einer Innenwandfläche 56 zum Bilden eines Kammer-Innenraums 52, sowie eine Außenwandfläche 58. Die Innen- und die Außen­ wandfläche 56, 58 sind durch eine erste Wanddicke 60 vonein­ ander entfernt. Die Kammer 50 enthält eine Öffnung 56, die sich durch die erste Wanddicke 60 hindurch erstreckt. Außer­ dem ist die Kammer 50 mit einer Vakuumpumpe oder einer ande­ ren Vorrichtung (nicht dargestellt) zum Evakuieren des In­ nenraums 52 auf ein Vakuumniveau, das zum Ausführen eines Sputterprozesses geeignet ist, verbunden. Eine obere Spin­ nenstruktur 62 zum Tragen mehrerer Substrate ist innerhalb des Innenraums 52 plaziert. Außerdem ist eine untere Spin­ nenstruktur 46 mit einem sich nach unten erstreckenden Hals­ abschnitt 66 außerhalb der Kammer 50 positioniert. Die An­ triebswelle 14 ist an der oberen Spinnenstruktur 62 befes­ tigt und erstreckt sich durch die Öffnung 54 und den Hals­ abschnitt 66, an dem sie befestigt ist. Die Vorrichtung 48 umfaßt ferner einen ersten Zahnradsatz 68 und einen ersten Motor 70, die so ausgebildet sind, daß sie die Antriebswel­ le 14 und demgemäß die obere und die untere Spinnenstruktur 62, 64 um die Mittelachse 18 drehen. Ein Abdichtungsgehäuse 72 mit einem Durchführungselement 28 ist über der Öffnung 54 positioniert und an der Außenwandfläche 58 befestigt. Das Abdichtungsgehäuse 72 und das Durchführungselement 28 dienen zum Abdichten der Antriebswelle 14 und der Kammer 50, um in der Kammer 50 ein Vakuumniveau aufrechtzuerhalten, das zum Sputtern geeignet ist. FIG. 4 shows a sectional view of a device 48 for rotating substrates. This device 48 comprises a deposition chamber 50 according to the invention with an inner wall surface 56 for forming a chamber interior 52 , and an outer wall surface 58 . The inner and outer wall surfaces 56 , 58 are separated from one another by a first wall thickness 60 . Chamber 50 includes an opening 56 that extends through first wall thickness 60 . In addition, the chamber 50 is connected to a vacuum pump or other device (not shown) for evacuating the interior 52 to a vacuum level suitable for performing a sputtering process. An upper spin structure 62 for supporting multiple substrates is placed within the interior 52 . In addition, a lower spinner structure 46 with a downwardly extending neck portion 66 is positioned outside the chamber 50 . At the drive shaft 14 is attached to the upper spider structure 62 and extends through the opening 54 and the neck portion 66 to which it is attached. The device 48 further includes a first gear set 68 and a first motor 70 , which are designed so that they rotate the Antriebswel le 14 and accordingly the upper and lower spider structure 62 , 64 about the central axis 18 . A seal housing 72 with a grommet 28 is positioned over the opening 54 and attached to the outer wall surface 58 . The sealing housing 72 and the bushing element 28 serve to seal the drive shaft 14 and the chamber 50 in order to maintain a vacuum level in the chamber 50 which is suitable for sputtering.

Einer innerhalb des Innenraums 52 plazierten angetriebenen magnetischen Struktur 74 ist jeweils eine Platte 40 zugeord­ net. In Fig. 4 sind zur Veranschaulichung nur zwei angetrie­ bene magnetische Strukturen dargestellt. Jede magnetische Struktur 74 umfaßt angetriebene magnetische Nord- und Süd­ pole 76, 78, die angrenzend an die Innenwandfläche 56 lie­ gen. Eine obere Plattenwelle 80 ist zwischen jeder Platte 40 und der zugehörigen angetriebenen magnetischen Struktur 74 befestigt. Jede obere Welle 80 erstreckt sich durch die obe­ re Spinnenstruktur 62 und ist drehbar innerhalb dieser ange­ bracht. Dies ermöglicht eine Drehung jeder Platte 40, in Zuordnung zur angetriebenen magnetischen Struktur 74, sowie jedes Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46. A driven magnetic structure 74 placed inside the interior 52 is in each case assigned a plate 40 . In Fig. 4, only two driven magnetic structures are shown for illustration. Each magnetic structure 74 includes driven magnetic north and south poles 76 , 78 which lie adjacent to the inner wall surface 56. An upper plate shaft 80 is secured between each plate 40 and the associated driven magnetic structure 74 . Each upper shaft 80 extends through the upper re spider structure 62 and is rotatably mounted within it. This enables each plate 40 to rotate in association with the driven magnetic structure 74 and each substrate 42 about its associated plate axis 46 .

Die untere Spinnenstruktur 64 umfaßt ein Armelement 82, das jeweils einer Platte 40 zugeordnet ist. Jedes Armelement 82 umfaßt ein hochstehendes Spinnengehäuse 84 mit einem Lager­ element 86 und einer unteren Plattenwelle 88. Jede untere Welle 88 ist zwischen einem zugehörigen Planetenrad 90 für Eingriffin das Sonnenrad 92 sowie einer antreibenden magne­ tischen Struktur 98 befestigt. Jedes Lagerelement 86 ermög­ licht eine Drehung der unteren Welle 88, um so eine Drehung des zugehörigen Planetenrads 90 und der antreibenden magne­ tischen Struktur 98 zu ermöglichen. Die antreibende magneti­ sche Struktur 98 umfaßt antreibende magnetische Nord- und Südpole 100, 102, die angrenzend an die Außenwandfläche 58 so positioniert sind, daß sie den angetriebenen Süd- und Nordpolen 78, 76 jeweils gegenüberstehen. Dies bildet eine magnetische Kopplung zwischen der antreibenden und der ange­ triebenen magnetischen Struktur 98, 74, was die Übertragung eines Drehmoments zwischen der antreibenden und der ange­ triebenen magnetischen Struktur 98, 74 ermöglicht. Infolge­ dessen verursacht eine Drehung jedes Planetenrads 90 eine Drehung der zugehörigen antreibenden und angetriebenen ma­ gnetischen Struktur 98, 74, der Platte 40 und demgemäß jedes Substrats 42 um die zugehörige Plattenachse 46. Auf diese Weise erfolgt der Eingriff zwischen jedem Planetenrad 90 und dem Sonnenrad 92 und demgemäß die Entstehung von Metallteil­ chen außerhalb der Kammer 50. Dies verringert die Gesamtmen­ ge an Verunreinigungen deutlich, wie sie während eines Sput­ terprozesses innerhalb der Kammer 50 erzeugt werden. Ferner ist die Fähigkeit verbessert, einen Film mit wesentlich ver­ ringerter Teilchendichte zu erzeugen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält nur eine der magnetischen Struk­ turen, z. B. die antreibende magnetische Struktur, Magnete. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die angetriebene magne­ tische Struktur aus einem magnetisch anziehbaren Material hergestellt, das die Ausbildung magnetischer Kopplung mit der antreibenden magnetischen Struktur ermöglicht. The lower spider structure 64 comprises an arm element 82 , which is assigned to a plate 40 . Each arm element 82 comprises an upstanding spider housing 84 with a bearing element 86 and a lower plate shaft 88 . Each lower shaft 88 is secured between an associated planet gear 90 for engagement with the sun gear 92 and a driving magnetic structure 98 . Each bearing member 86 enables light rotation of the lower shaft 88 so as to enable rotation of the associated planet gear 90 and the driving magnetic structure 98 . The driving magnetic structure 98 includes driving magnetic north and south poles 100 , 102 positioned adjacent the outer wall surface 58 so as to face the driven south and north poles 78 , 76, respectively. This forms a magnetic coupling between the driving and the driven magnetic structure 98 , 74 , which enables the transmission of a torque between the driving and the driven magnetic structure 98 , 74 . As a result, rotation of each planet gear 90 causes rotation of the associated driving and driven magnetic structure 98 , 74 , plate 40 and, accordingly, each substrate 42 about the associated plate axis 46 . In this way, the engagement between each planet gear 90 and the sun gear 92 and accordingly the formation of metal parts Chen outside the chamber 50th This significantly reduces the total amount of contaminants generated within the chamber 50 during a sputtering process. Furthermore, the ability to produce a film with a significantly reduced particle density is improved. In an alternative embodiment, contains only one of the magnetic structures, e.g. B. the driving magnetic structure, magnets. In this embodiment, the driven magnetic table structure is made of a magnetically attractable material that enables the formation of magnetic coupling with the driving magnetic structure.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Kammer 50 eine Nut mit einer Nutfläche 104, die durch eine zweite Wanddicke 106, die kleiner als die erste Wanddicke 16 ist, von der Innenwandfläche 58 getrennt ist. Das Positionieren der antreibenden magnetischen Nord- und Südpole 100, 102 an­ grenzend an die Nutfläche 104 ermöglicht eine dichtere An­ ordnung zwischen den antreibenden Nord- und Südpolen 100, 102 und den angetriebenen Süd- und Nordpolen 78, 76, was die Stärke der magnetischen Kopplung und den Wert des übertrag­ baren Drehmoments erhöht. Außerdem ist die Kammer 50 aus einem unmagnetischen Material hergestellt, um das Ausmaß ma­ gnetischer Kräfte zu verringern, die über die erste oder zweite Wanddicke 60, 106 verlorengehen, wie aus einer Alumi­ niumlegierung oder rostfreiem Stahl vom Typ 304, um die Stärke der magnetischen Kopplung weiter zu erhöhen.In a preferred embodiment, the chamber 50 includes a groove having a groove surface 104 by a second wall thickness 106 that is less than the first wall thickness 16, is separated from the inner wall surface 58th The positioning of the driving magnetic north and south poles 100 , 102 adjacent to the groove surface 104 enables a closer arrangement between the driving north and south poles 100 , 102 and the driven south and north poles 78 , 76 , which is the strength of the magnetic coupling and increases the value of the transferable torque. In addition, the chamber 50 is made of a non-magnetic material to reduce the amount of magnetic forces lost over the first or second wall thickness 60 , 106 , such as aluminum alloy or 304 type stainless steel, to reduce the strength of the magnetic coupling further increase.

Im Betrieb wird der erste Motor 70 aktiviert, um für eine Drehung der Antriebswelle 14 zu sorgen. Eine Drehung der An­ triebswelle 14 bewirkt eine entsprechende Kreisdrehung der unteren Spinnenstruktur 64, des Planetenrads 90, der unteren Welle 88, der antreibenden und der angetriebenen magneti­ schen Struktur 98, 74, der oberen Welle 80, der oberen Spin­ nenstruktur 62, jeder Platte 40 und damit jedes Substrats 42 um seine Mittelachse 18. Diese Kreisdrehung bewirkt eben­ falls, in Verbindung mit dem Eingriff zwischen dem Sonnenrad 92 und jedem Planetenrad 90, eine gleichzeitige Drehung je­ des Planetenrads 90, der unteren Welle 88, der antreibenden und der angetriebenen magnetischen Struktur 98, 74, der obe­ ren Welle 80, jeder Platte 40 und demgemäß jedes Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46. Dies bildet ein kom­ biniertes Bewegungsmuster für jedes Substrat 42, wobei sich dieses um seine zugehörige Plattenachse 46 dreht, gleichzei­ tig mit einem Lauf mit bogenförmigem Muster innerhalb der Abscheidungszone 49. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch bei anderen Vorrichtungen mit alternativen Antriebsmechanismen realisiert werden kann, die für andere geeignete Bewegungsmuster des Substrats während des Sputter­ prozesses sorgen.In operation, the first motor 70 is activated to cause the drive shaft 14 to rotate. A rotation of the drive shaft 14 causes a corresponding circular rotation of the lower spider structure 64 , the planet gear 90 , the lower shaft 88 , the driving and the driven magnetic structure 98 , 74 , the upper shaft 80 , the upper spin structure 62 , each plate 40th and thus each substrate 42 about its central axis 18 . This circular rotation also causes, in connection with the engagement between the sun gear 92 and each planet gear 90 , a simultaneous rotation of the planet gear 90 , the lower shaft 88 , the driving and the driven magnetic structure 98 , 74 , the upper shaft 80 , each plate 40 and, accordingly, each substrate 42 about its associated plate axis 46 . This forms a combined movement pattern for each substrate 42 , which rotates about its associated plate axis 46 , at the same time as a run with an arcuate pattern within the deposition zone 49 . It is pointed out that the invention can also be implemented in other devices with alternative drive mechanisms which provide for other suitable movement patterns of the substrate during the sputtering process.

Die Vorrichtung 48 umfaßt ferner eine Antriebsplatte 108, die am Sonnenrad 92 befestigt ist. Diese Antriebsplatte 108 enthält ein mittleres Loch 110, das durch eine Innenwand 112 gebildet ist. Der Halsabschnitt 66 der unteren Spinnenstruk­ tur 64 ist innerhalb dieses mittleren Lochs 110 positio­ niert. Zwischen dem Halsabschnitt 66 und der Innenwand 112 ist eine Lageranordnung 114 befestigt. Diese Lageranordnung 114 ermöglicht es dem Sonnenrad 92 und der unteren Spinnen­ struktur 64, sich relativ zueinander um die Mittelachse 18 zu drehen. Außerdem umfaßt die Vorrichtung 48 einen zweiten Zahnradsatz 116 und einen zweiten Motor 118, die so ausge­ bildet sind, daß sie die Antriebsplatte 108 und demgemäß das Sonnenrad 92 um die Mittelachse 18 drehen. Gemäß der Er­ findung bewirkt eine Aktivierung des zweiten Motors 118 eine Änderung der Relativdrehung zwischen dem Sonnenrad 92 und jedem Planetenrad 90. Dies ermöglicht es, das Verhältnis der Drehzahl jedes Substrats 42 um seine zugehörige Plattenachse 46 bezogen auf die Drehzahl jedes Substrats 42 um seine Mit­ telachse 18 zu variieren.The device 48 further includes a drive plate 108 which is attached to the sun gear 92 . This drive plate 108 includes a central hole 110 formed by an inner wall 112 . The neck portion 66 of the lower spider structure 64 is positioned within this central hole 110 . A bearing assembly 114 is secured between the neck portion 66 and the inner wall 112 . This bearing arrangement 114 enables the sun gear 92 and the lower spider structure 64 to rotate relative to one another about the central axis 18 . In addition, the device 48 comprises a second gear set 116 and a second motor 118 , which are so formed that they rotate the drive plate 108 and accordingly the sun gear 92 about the central axis 18 . According to the invention, activation of the second motor 118 causes a change in the relative rotation between the sun gear 92 and each planet gear 90 . This makes it possible to vary the ratio of the rotational speed of each substrate 42 about its associated plate axis 46 with respect to the rotational speed of each substrate 42 about its central axis 18 .

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B wird nun die Rela­ tivbewegung bei der Erfindung beschrieben. In diesen Figuren sind das Sonnenrad 92, ein Armelement 82 und ein Planetenrad 90 der Deutlichkeit halber in Draufsicht dargestellt. In Fig. 5A ist in Verbindung mit Fig. 4 ein erster Betriebszu­ stand dargestellt, in dem der erste Motor 70 aktiviert ist und der zweite Motor 118 nicht aktiviert ist. Ein Aktivieren des ersten Motors 70 bewirkt eine Drehung des Armelements 82 und damit des Planetenrads 90 mit einer ersten Drehzahl in einer ersten Richtung um die Mittelachse 18 (durch einen ersten Pfeil 120 gekennzeichnet). Dies bewirkt eine gleich­ zeitige Drehung des Planetenrads 90 in der ersten Richtung mit einer zweiten Drehzahl um seine zugehörige Plattenachse 46 (durch einen zweiten Pfeil 122 gekennzeichnet), und zwar wegen des Eingriffs zwischen dem Sonnen- und dem Planetenrad 92, 90. Da der zweite Motor 118 nicht aktiviert ist, ist das Sonnenrad 92 stationär. Infolgedessen ist im ersten Be­ triebszustand (der zweite Motor 118 ist nicht aktiviert) das Verhältnis aus der ersten Drehzahl des Planetenrads 90 um seine zugehörige Plattenachse 46 (zweiter Pfeil 122) bezogen auf die zweite Drehzahl um die Mittelachse 18 (erster Pfeil 120) konstant. Daher ist auch die Anzahl von Umdrehungen des Planetenrads 90 um seine zugehörige Plattenachse 46 für jede Drehung des Planetenrads 90 um die Mittelachse 18 konstant.Referring to FIGS. 5A and 5B, the Real will now tivbewegung described in the invention. In these figures, the sun gear 92 , an arm member 82 and a planet gear 90 are shown in plan view for the sake of clarity. In Fig. 5A, a first Betriebszu 4 in conjunction with FIGS. Stood, in which the first motor 70 is activated and the second motor 118 is not activated. Activation of the first motor 70 causes the arm element 82 and thus the planet gear 90 to rotate at a first speed in a first direction about the central axis 18 (indicated by a first arrow 120 ). This causes a simultaneous rotation of the planet gear 90 in the first direction at a second speed about its associated plate axis 46 (indicated by a second arrow 122 ) because of the engagement between the sun and the planet gear 92 , 90 . Since the second motor 118 is not activated, the sun gear 92 is stationary. As a result, in the first operating state (the second motor 118 is not activated), the ratio of the first speed of the planet gear 90 about its associated plate axis 46 (second arrow 122 ) relative to the second speed about the central axis 18 (first arrow 120 ) is constant. Therefore, the number of revolutions of the planet gear 90 about its associated plate axis 46 is constant for each rotation of the planet gear 90 about the central axis 18 .

In Fig. 5B ist ein zweiter Betriebszustand dargestellt, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Motor 70, 118 akti­ viert sind. Wie bereits beschrieben, bewirkt die Aktivierung des ersten Motors 70 eine Drehung des Planetenrads 90 mit einer ersten Drehzahl in einer ersten Richtung um die Mit­ telachse 18 (erster Pfeil 120) und mit einer zweiten Dreh­ zahl um die zugehörige Plattenachse 46 (zweiter Pfeil 122). Gemäß der Erfindung wird der zweite Motor 118 aktiviert, um dafür zu sorgen, daß sich das Sonnenrad 92 mit einer drit­ ten Drehzahl in der ersten Richtung um die Mittelachse 18 dreht (durch einen dritten Pfeil 124 gekennzeichnet). Dies bewirkt eine Änderung der Relativbewegung zwischen dem Son­ nenrad 92 und dem Planetenrad 90. Infolgedessen ändert sich das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Drehzahl im zweiten Betriebszustand im Vergleich zum Verhältnis im ersten Betriebszustand. Dies führt zu einer entsprechenden Änderung der Anzahl von Drehungen des Planetenrads 90 um die zugehörige Plattenachse 46 für jede Drehung des Planetenrads 90 um die Mittelachse 18. Bei einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel können der erste und der zweite Motor 70, 118 Moto­ ren mit variablen Drehzahlen sein, jedoch wird darauf hinge­ wiesen, daß andere Typen von Motoren verwendet werden kön­ nen. Dies ermöglicht es, entweder die erste oder die zweite Drehzahl nach Wunsch zu variieren. Daher kann die Anzahl von Umdrehungen des Planetenrads 90 um seine zugehörige Platten­ achse 46 bezogen auf jede Drehung des Planetenrads 90 um die Mittelachse 18 nach Wunsch erhöht oder verringert werden. Derartige Erhöhungen oder Verringerungen der Anzahl von Um­ drehungen des Planetenrads 90 ermöglichen eine Einstellung während des Sputterprozesses, um ausgewählte Filmungleich­ mäßigkeiten zu kompensieren. Es sei darauf hingewiesen, daß das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Drehzahl so variiert werden kann, das keine Drehung des Planetenrads 90 um die zugehörige Plattenachse 46 besteht. Alternativ kann die Drehrichtung des zweiten Motors 118 umgedreht wer­ den, um dafür zu sorgen, daß sich das Planetenrad 90 in einer Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung dreht. FIG. 5B shows a second operating state in which both the first and the second motor 70 , 118 are activated. As already described, the activation of the first motor 70 causes the planet gear 90 to rotate at a first speed in a first direction about the central axis 18 (first arrow 120 ) and at a second speed about the associated plate axis 46 (second arrow 122 ). . According to the invention, the second motor 118 is activated to ensure that the sun gear 92 rotates at a third speed in the first direction about the central axis 18 (indicated by a third arrow 124 ). This causes a change in the relative movement between the sun gear 92 and the planet gear 90 . As a result, the ratio between the first and the second speed in the second operating state changes compared to the ratio in the first operating state. This leads to a corresponding change in the number of rotations of the planet gear 90 about the associated plate axis 46 for each rotation of the planet gear 90 about the central axis 18 . In a preferred embodiment, the first and second motors 70 , 118 may be variable speed motors, however, it is pointed out that other types of motors may be used. This makes it possible to vary either the first or the second speed as desired. Therefore, the number of revolutions of the planet gear 90 about its associated plate axis 46 with respect to each rotation of the planet gear 90 about the central axis 18 can be increased or decreased as desired. Such increases or decreases in the number of rotations of the planet gear 90 allow adjustment during the sputtering process to compensate for selected film non-uniformities. It should be pointed out that the ratio between the first and the second rotational speed can be varied such that there is no rotation of the planet gear 90 about the associated plate axis 46 . Alternatively, the direction of rotation of the second motor 118 can be reversed to ensure that the planet gear 90 rotates in a direction opposite to the first direction.

Während eines Sputterprozesses befindet sich die Kammer 50 typischerweise auf Massepotential. Häufig ist es erwünscht, die Bedingungen, unter denen ein Sputterprozeß stattfindet, dadurch zu modifizieren, daß eine elektrische Vorspannung an jedes Substrat 42 und die Platte 40 angelegt wird, die sich vom Massepotential 50 unterscheidet. Jedes Substrat 42 besteht typischerweise aus elektrisch isolierendem Material. Es hat sich herausgestellt, daß das Anlegen einer hochfre­ quenten Spannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz dazu aus­ reicht, in die Substratmaterialien einzudringen, um für die gewünschte elektrische Vorspannung zu sorgen.Chamber 50 is typically at ground potential during a sputtering process. It is often desirable to modify the conditions under which a sputtering process takes place by applying an electrical bias to each substrate 42 and plate 40 that is different from ground potential 50 . Each substrate 42 is typically made of electrically insulating material. It has been found that the application of a high frequency voltage with a frequency of 13.56 MHz is sufficient to penetrate into the substrate materials in order to provide the desired electrical bias.

In Fig. 6 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt. Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der linken Seite von Fig. 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel ent­ hält die Vorrichtung 48 eine elektrische Vorspannungsschal­ tung 126 zum Anlegen einer gewünschten elektrischen Vorspan­ nung an jedes Substrat 42. Die Schaltung 126 enthält ein erstes Isolierelement 128, das dazu dient, die obere Spin­ nenstruktur 62 an der Antriebswelle 14 zu befestigen. Das erste Isolierelement 128 isoliert die Antriebswelle 14 elek­ trisch gegen die obere Spinnenstruktur 62. An der oberen Spinnenstruktur 62 ist eine Kontaktwelle 130 befestigt. In­ folgedessen dreht sich die Kontaktwelle 130 einheitlich mit der oberen Spinnenstruktur 62, wenn sich diese dreht. Die Kontaktwelle 130 erstreckt sich von der oberen Spinnenstruk­ tur 62 durch den Innenraum 52 aus der Kammer 50 heraus. Die Kammer 60 enthält ferner ein zweites Durchführungselement 162, das durch ein zweites Isolierelement 142 gegen die Kam­ mer 50 isoliert ist. Das zweite Durchführungselement 132 dient zum Abdichten der Kontaktwelle 130 und der Kammer 50 zum Aufrechterhalten eines Vakuumniveaus innerhalb der Kam­ mer 50, das zum Sputtern geeignet ist. Die Schaltung 126 um­ faßt ferner eine Vorspannungsversorgung 134 mit einer Hoch­ frequenzversorgung und einer Impedanzanpassungsschaltung (nicht dargestellt). Die Vorspannungsversorgung 134 ist durch ein Kontaktelement 136, das so ausgebildet ist, daß es elektrischen Kontakt mit der Kontaktwelle 130 beibehält, wenn sich diese dreht, mit derselben verbunden. Ferner wird nur ein Teil der Kontaktwelle 130 kontaktiert, der sich außerhalb der Kammer 50 befindet. Infolgedessen erfolgt die Erzeugung von Metallteilchen, die sich aus dem Kontakt zwi­ schen dem Kontaktelement 136 und der Kontaktwelle 130 erge­ ben, außerhalb der Kammer 50, wodurch jedes Substrat 42 an einer Verunreinigung durch solche Teilchen geschützt ist.In Fig. 6, an alternative embodiment of the invention is shown. Fig. 6 is an enlarged view of the left side of FIG. 4. ent holding In this embodiment, the device 48, an electrical bias circuit 126 for applying a desired electric Vorspan voltage to each substrate 42. The circuit 126 contains a first insulating element 128 , which serves to fasten the upper spin structure 62 to the drive shaft 14 . The first insulating member 128 electrically isolates the drive shaft 14 from the upper spider structure 62 . A contact shaft 130 is attached to the upper spider structure 62 . In consequence, the contact shaft 130 rotates integrally with the upper spider structure 62 when it rotates. The contact shaft 130 extends from the upper spider structure 62 through the interior 52 out of the chamber 50 . The chamber 60 also includes a second grommet 162 which is insulated from the chamber 50 by a second insulating member 142 . The second grommet 132 is used to seal the contact shaft 130 and the chamber 50 to maintain a vacuum level within the chamber 50 , which is suitable for sputtering. The circuit 126 also includes a bias supply 134 with a high frequency supply and an impedance matching circuit (not shown). The bias voltage supply 134 is connected to the contact shaft 130 by a contact element 136 that is configured to maintain electrical contact with the contact shaft 130 as it rotates. Furthermore, only a part of the contact shaft 130 is contacted, which is located outside the chamber 50 . As a result, the generation of metal particles, which result from the contact between the contact element 136 and the contact shaft 130 , takes place outside the chamber 50 , whereby each substrate 42 is protected from contamination by such particles.

Gemäß der Erfindung umfaßt die obere Spinnenstruktur 62 einen Außenabschnitt 138, der sich unter jeder Platte 40 er­ streckt und der relativ nahe an jeder Platte 40 positioniert ist, um einen Zwischenraum 140 zu erzeugen. Dieser bildet einen elektrischen Kondensator, bei dem der Außenabschnitt 138 eine erste Elektrode bildet, während jede Platte 40 eine zweite Elektrode bildet. Bei einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel beträgt der Zwischenraum ungefähr 0,12 mm (0,05 Zoll), und jede Platte 40 und ein Teil 142 des Außenab­ schnitts 138 benachbart zu einer Platte 40 weisen jeweils eine Fläche von ungefähr 390 cm2 (65 Quadratzoll) auf. Dies bildet einen Kondensator mit einer Kapazität von ungefähr 300 Pikofarad. Es hat sich herausgestellt, daß dies ein Wert ist, der dazu ausreicht, eine gewünschte elektrische Vorspannung an jedem Substrat 42 zu erzeugen.According to the invention, the upper spider structure 62 includes an outer portion 138 which extends under each plate 40 and which is positioned relatively close to each plate 40 to create a gap 140 . This forms an electrical capacitor in which the outer section 138 forms a first electrode, while each plate 40 forms a second electrode. In a preferred embodiment, the gap is approximately 0.12 mm (0.05 inches), and each plate 40 and a portion 142 of the outer portion 138 adjacent plate 40 each have an area of approximately 390 cm 2 (65 square inches). on. This forms a capacitor with a capacitance of approximately 300 picofarads. This has been found to be a value sufficient to produce a desired electrical bias on each substrate 42 .

Wie es bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B be­ schrieben wurde, transportieren herkömmliche Systeme ein Substrat 42 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit durch die Abscheidungszone 49. Infolgedessen erhalten der innere und der äußere Teil 150, 154 des Substrats 42 im wesentlichen dieselbe Menge an Sputtermaterial, wohingegen der mittlere Teil 162 eine größere Menge an Sputtermaterial enthält. Es ist erwünscht, daß die Differenz der Filmdicken zwischen dem mittleren Teil 162 und dem inneren und äußeren Teil 150, 154 verringert wird, um die Filmgleichmäßigkeit zu verbes­ sern.As previously described with reference to FIGS. 3A and 3B, conventional systems transport a substrate 42 through the deposition zone 49 at a constant angular velocity. As a result, the inner and outer portions 150 , 154 of the substrate 42 receive substantially the same amount of sputtering material, whereas the middle portion 162 contains a larger amount of sputtering material. It is desirable that the difference in film thicknesses between the central portion 162 and the inner and outer portions 150 , 154 be reduced in order to improve film uniformity.

In Fig. 7A ist in Verbindung mit Fig. 2 eine zweite Ge­ schwindigkeitskurve 180 dargestellt, die die Winkelgeschwin­ digkeit des mittleren Teils 162 bei der Erfindung zeigt. In Fig. 7A sind Orte auf der zweiten Geschwindigkeitskurve 180, die anzeigen, wo ein Teil des Substrats 42 in die Abschei­ dungszone 49 eintritt und austritt, durch einen Eintritts- bzw. einen Austrittspunkt 182, 184 definiert. Das Substrat 42 dreht sich mit einer ersten Winkelgeschwindigkeit 186, wenn das Substrat 42 von einer Winkelposition -90° zum Ein­ trittspunkt 182 läuft, durch den Eintrittspunkt 182 hin­ durchläuft und zu einer Position innerhalb der Abscheidungs­ zone 49 läuft. Die Winkelgeschwindigkeit nimmt dann inner­ halb der Abscheidungszone 49 auf eine zweite Winkelgeschwin­ digkeit 188 zu. Dann dreht sich das Substrat 42 mit der zweiten Winkelgeschwindigkeit 188, und es bewegt sich an eine Position innerhalb der Abscheidungszone 49, die zwi­ schen der Position 0° und dem Austrittspunkt 184 liegt. Dann verringert sich die Winkelgeschwindigkeit wieder auf die erste Winkelgeschwindigkeit 182, während sich das Substrat in der Abscheidungszone 49 befindet, und es läuft mit dieser Geschwindigkeit weiter, wenn es durch den Austrittspunkt 184 läuft und zur Position +90° läuft. Infolgedessen läuft der mittlere Teil 162 des Substrats 42 schneller durch die Ab­ scheidungszone 49, wodurch sich die Menge an Sputtermaterial verringert, die im mittleren Teil 162 ausgebildet wird. Dies führt zu einem wesentlichen Ausgleich der Menge an Sputter­ material, das auf dem Substrat 42 niedergeschlagen wird. Ge­ mäß der Erfindung kann die zweite Geschwindigkeitskurve 180, zusätzlich zu anderen Konfigurationen der Geschwindigkeits­ kurve, durch geeignetes Aktivieren des ersten und des zwei­ ten Motors 70, 118 erhalten werden. In Fig. 7B sind die Filmdicken am ersten, zweiten und dritten Ort 174, 176, 178 auf dem Substrat 42 dargestellt. Die Menge an im mittleren Teil 162 ausgebildeten Sputtermaterial ist verringert, so daß die Menge an am zweiten Ort 176 ausgebildeten Sputter­ material im wesentlichen derjenigen am ersten und dritten Ort 174, 178 entspricht. Dies führt zu einer im wesentlichen horizontalen zweiten Dickenkurve 190, was wesentlich verbes­ serte Filmgleichmäßigkeit anzeigt.In Fig. 7A in conjunction with Fig. 2, a second Ge speed curve 180 is shown, which shows the Winkelgeschwin speed of the central part 162 in the invention. In FIG. 7A, locations on the second speed curve 180 , which indicate where a portion of the substrate 42 enters and exits the deposition zone 49 , are defined by an entry and an exit point 182 , 184 , respectively. The substrate 42 rotates at a first angular velocity 186, when the substrate 42 entry point of an angular position of -90 ° to 182 runs A, passes out through the entry point 182 and zone to a position within the deposition 49 is running. The angular velocity then increases within the deposition zone 49 to a second angular velocity 188 . Then the substrate 42 rotates at the second angular velocity 188 and moves to a position within the deposition zone 49 which is between the position 0 ° and the exit point 184 . Then the angular velocity decreases again to the first angular velocity 182 while the substrate is in the deposition zone 49 and it continues to run at this speed when it passes through the exit point 184 and runs to the + 90 ° position. As a result, the central portion 162 of the substrate 42 runs faster through the deposition zone 49 , thereby reducing the amount of sputtering material that is formed in the central portion 162 . This leads to a substantial compensation of the amount of sputter material that is deposited on the substrate 42 . According to the invention, the second speed curve 180 , in addition to other configurations of the speed curve, can be obtained by appropriately activating the first and second motors 70 , 118 . In Fig. 7B, the film thicknesses at the first, second and third location 174, 176, shown on the substrate 42,178. The amount of sputtering material formed in the central part 162 is reduced, so that the amount of sputtering material formed at the second location 176 essentially corresponds to that at the first and third locations 174 , 178 . This results in a substantially horizontal second thickness curve 190 , which indicates substantially improved film uniformity.

Es wird erneut auf Fig. 7A Bezug genommen, in der ein alter­ natives Ausführungsbeispiel für eine Geschwindigkeitskurve dargestellt ist. Insbesondere zeigt Fig. 7A eine dritte Ge­ schwindigkeitskurve 192 (als gestrichelte Linie darge­ stellt), bei der die Winkelgeschwindigkeit innerhalb der Ab­ scheidungszone 49 von der ersten Winkelgeschwindigkeit 186 bis auf eine dritte Winkelgeschwindigkeit 194 zunimmt. Diese dritte Winkelgeschwindigkeit 194 ist größer als die zweite Winkelgeschwindigkeit 188, und sie tritt für eine kürzere Zeitspanne auf als die zweite Winkelgeschwindigkeit 188. Dies führt zu einer weiteren Verringerung der Menge an im mittleren Teil 162 ausgebildeten Sputtermaterial. Es wird erneut auf Fig. 7B Bezug genommen, die zeigt, daß dadurch eine dritte Dickenkurve 196 (als gestrichelte Linie darge­ stellt) gebildet wird, gemäß der die Menge an am zweiten Ort 176 ausgebildeten Sputtermaterial kleiner als die am ersten und dritten Ort 174, 178 ausgebildete ist.Referring again to FIG. 7A, an old native embodiment for a speed curve is shown. In particular, FIG. 7A shows a third speed curve 192 (shown as a broken line) in which the angular velocity within the separation zone 49 increases from the first angular velocity 186 to a third angular velocity 194 . This third angular velocity 194 is greater than the second angular velocity 188 and occurs for a shorter period of time than the second angular velocity 188 . This leads to a further reduction in the amount of sputtering material formed in the central part 162 . Reference is again made to FIG. 7B, which shows that this forms a third thickness curve 196 (shown as a broken line), according to which the amount of sputtering material formed at the second location 176 is smaller than that at the first and third locations 174 , 178 is trained.

Die tatsächliche Geschwindigkeitskurve, die dazu verwendet wird, eine im wesentlichen gleichmäßige Filmdicke zu erzie­ len, hängt von mehreren Faktoren ab. Gemäß Fig. 8 gehört da­ zu eine Dauer 198, während der das Substrat 42 mit der zwei­ ten Winkelgeschwindigkeit 188 läuft, sowie jeder Versatz 200, der zwischen einer Mittellinie 202 der Abscheidungszone und dem zweiten Ort 176 besteht. Andere Faktoren sind die Änderungsrate der Winkelgeschwindigkeit 204 von der ersten Winkelgeschwindigkeit 186 auf die zweite Winkelgeschwindig­ keit 188 sowie die Differenz zwischen der ersten Winkelge­ schwindigkeit 186 und der zweiten Winkelgeschwindigkeit 188. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, daß auch ein negati­ ver Wert vorliegen kann, der verringerte Winkelgeschwindig­ keit anzeigt. Ferner können diese Faktoren durch die Geome­ trie des Sputtersystems und der Abscheidungszone 49 sowie die Verteilung der Abscheidung innerhalb der Abscheidungszo­ ne 49 beeinflußt sein.The actual speed curve used to achieve a substantially uniform film thickness depends on several factors. According to Fig. 8 belongs to as a period 198, during the running, the substrate 42 with the two-th angular velocity 188, and each offset 200, which consists of the deposition zone and the second location 176 between a center line 202nd Other factors are the rate of change of angular velocity 204 from first angular velocity 186 to second angular velocity 188 and the difference between first angular velocity 186 and second angular velocity 188 . In this regard, it should be noted that there may also be a negative value indicating the reduced angular velocity. Furthermore, these factors can be influenced by the geometry of the sputtering system and the deposition zone 49 and the distribution of the deposition within the deposition zone 49 .

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Drehen eines Substrats innerhalb einer Kammer (50) mit einer Wand zum Erzeugen eines Innenraums (52), wobei das Substrat durch eine Abscheidungszone (49) läuft, um auf dem Substrat einen Dünnfilm auszubilden, ge­ kennzeichnet durch:
  • - eine erste Dreheinrichtung (74) zum Ermöglichen einer Dre­ hung des Substrats um eine erste Achse (46), wobei die erste Dreheinrichtung innerhalb des Innenraums liegt;
  • - eine zweite Dreheinrichtung (98) zum Ermöglichen einer Drehung eines Planetenrads (90) um die erste Achse, wobei die zweite Dreheinrichtung außerhalb der Kammer liegt;
  • - eine magnetische Einrichtung (76, 78; 100, 102) zum magne­ tischen Verbinden der ersten und der zweiten Dreheinrichtung durch die Wand hindurch, damit sich die beiden Dreheinrich­ tungen einheitlich um die erste Achse drehen können;
  • - ein Sonnenrad (92), das für Eingriff mit dem Planetenrad außerhalb der Kammer ausgebildet ist; und
  • - eine erste Antriebseinrichtung (70), die eine Drehung der ersten und der zweiten Dreheinrichtung und damit des Sub­ strats um seine Mittelachse (18) ermöglicht, wobei die Win­ kelgeschwindigkeit der ersten Drehung variiert, wenn sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befindet, um die Ausbildung von Sputtermaterial im mittleren Teil des Sub­ strats zu verringern, um dadurch die Filmgleichmäßigkeit zu verbessern, und wobei die erste Antriebseinrichtung gleich­ zeitig aufgrund des Eingriffs zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad für eine zweite Drehung der ersten und zweiten Dreheinrichtung und damit des Substrats um die erste Achse sorgt.
1. Device for rotating a substrate within a chamber ( 50 ) with a wall for creating an interior ( 52 ), the substrate running through a deposition zone ( 49 ) in order to form a thin film on the substrate, characterized by :
  • - A first rotator ( 74 ) to enable a rotation of the substrate about a first axis ( 46 ), the first rotator being within the interior;
  • - a second rotator ( 98 ) for allowing rotation of a planet gear ( 90 ) about the first axis, the second rotator being outside the chamber;
  • - A magnetic device ( 76 , 78 ; 100 , 102 ) for magnetically connecting the first and the second rotating device through the wall so that the two rotating devices can rotate uniformly about the first axis;
  • - a sun gear ( 92 ) configured to engage the planet gear outside the chamber; and
  • - A first drive means ( 70 ) which allows rotation of the first and the second rotating means and thus of the sub strate about its central axis ( 18 ), wherein the angular velocity of the first rotation varies when the substrate is within the deposition zone to the To reduce formation of sputtering material in the central part of the sub strate, thereby improving the film uniformity, and wherein the first drive device at the same time due to the engagement between the planet gear and the sun gear for a second rotation of the first and second rotators and thus the substrate around first axis provides.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Dreheinrichtung (74, 98) je­ weils zwei Sätze von Magneten (76, 78; 100, 102) zum Erzeu­ gen der magnetischen Verbindung aufweisen. 2. Device according to claim 1, characterized in that the first and the second rotating device ( 74 , 98 ) each have two sets of magnets ( 76 , 78 ; 100 , 102 ) for generating the magnetic connection. 3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) auf einem Vakuum­ niveau gehalten wird, das zum Sputtern geeignet ist, wobei sie eine Abdichtungseinrichtung zum Aufrechterhalten des Va­ kuumniveaus aufweist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber ( 50 ) is kept at a vacuum level which is suitable for sputtering, wherein it has a sealing device for maintaining the Va kuumniveaus. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung einen Motor (70) mit variabler Geschwindigkeit aufweist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first drive device has a motor ( 70 ) with variable speed. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) ferner eine Ka­ thode für einen Sputterprozeß aufweist, die über ein Quel­ lentarget zum Erzeugen einer Abscheidungszone (49) benach­ bart zum Target aufweist, um auf dem Substrat einen Dünnfilm auszubilden, wobei das Substrat gleichzeitig die erste und die zweite Drehung ausführt, wenn es sich während des Sput­ terprozesses in der Abscheidungszone befindet.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber ( 50 ) further comprises a Ka method for a sputtering process, which has a source target for generating a deposition zone ( 49 ) adjacent to the target, on the substrate form a thin film, the substrate simultaneously performing the first and second rotations when in the deposition zone during the sputtering process. 6. Vorrichtung zum Drehen eines Substrats innerhalb einer Kammer (50) mit einer Außenwandfläche und einer Innenwand­ fläche zum Ausbilden eines Innenraums (52), wobei das Sub­ strat durch eine Abscheidungszone (49) läuft, um einen Dünn­ film auf dem Substrat auszubilden, gekennzeichnet durch:
  • - ein erstes Trägerelement, das innerhalb des Innenraums liegt und eine erste Drehstruktur aufweist, die zwischen einer Platte (40) zum Tragen des Substrats und einem ersten Magnet (74), der an die Innenwandfläche angrenzt, befestigt ist und sich um eine erste Achse (46) drehen kann;
  • - ein zweites Trägerelement, das außerhalb der Kammer liegt und eine zweite Drehstruktur aufweist, die zwischen einem Planetenrad (90), das für Eingriff mit einem Sonnenrad (92) ausgebildet ist, und einem zweiten Magnet (98), der benach­ bart zur Außenwandfläche beabstandet vom ersten Magnet ange­ ordnet ist, um für eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Magnet zu sorgen, befestigt ist und so ausgebildet ist, daß sie sich um die erste Achse dreht, da­ mit sich die erste und die zweite Drehstruktur einheitlich um die erste Achse drehen können; und
  • - ein Antriebselement, das am ersten und zweiten Trägerele­ ment befestigt ist, wobei eine Betätigung dieses Antriebs­ elements für eine erste Drehung des Substrats um seine Mit­ telachse (18) mit einer ersten Winkelgeschwindigkeit sorgt, die auf eine zweite Winkelgeschwindigkeit zunimmt, wenn sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befindet, um die Ausbildung von Sputtermaterial im mittleren Teil des Sub­ strats zu verringern, um die Filmgleichmäßigkeit zu verbes­ sern, und wobei ein Betätigen des Antriebselements aufgrund des Eingriffs zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad gleichzeitig für eine zweite Drehung des Substrats um die erste Achse sorgt.
6. A device for rotating a substrate within a chamber ( 50 ) with an outer wall surface and an inner wall surface to form an interior ( 52 ), wherein the sub strate runs through a deposition zone ( 49 ) to form a thin film on the substrate by:
  • - A first support element, which lies within the interior and has a first rotating structure, which is fastened between a plate ( 40 ) for supporting the substrate and a first magnet ( 74 ), which adjoins the inner wall surface, and extends around a first axis ( 46 ) can rotate;
  • - A second support member which is outside the chamber and has a second rotary structure which is formed between a planet gear ( 90 ) which is designed for engagement with a sun gear ( 92 ), and a second magnet ( 98 ) which is spaced from the outer wall surface is arranged by the first magnet to provide a magnetic connection between the first and second magnet, is fixed and is designed so that it rotates about the first axis, since with it the first and the second rotating structure uniformly around the first Can turn axis; and
  • - A drive element which is attached to the first and second Trägerele element, an actuation of this drive element for a first rotation of the substrate about its center axis ( 18 ) at a first angular velocity, which increases to a second angular velocity when the substrate located within the deposition zone to reduce the formation of sputtering material in the central part of the substrate to improve film uniformity, and wherein actuation of the drive element due to the engagement between the sun gear and the planet gear simultaneously for a second rotation of the substrate around the first axis provides.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Drehstruktur ferner einen dritten und einen vierten Magnet zum Ausbilden der magneti­ schen Verbindung aufweisen.7. The device according to claim 6, characterized in that that the first and the second rotating structure further one third and a fourth magnet to form the magneti have connection. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) auf einem zum Sputtern geeigneten Vakuumniveau gehalten wird und sie ferner ein Ab­ dichtungselement zum Abdichten des Antriebselements der Kam­ mer aufweist, um das Vakuumniveau aufrechtzuerhalten.8. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the chamber ( 50 ) is kept at a suitable vacuum level for sputtering and it further comprises a sealing element for sealing off the drive element of the chamber in order to maintain the vacuum level. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung einen Motor (70) mit variabler Geschwindigkeit aufweist. 9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first drive device has a motor ( 70 ) with variable speed. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) ferner eine Kathode für einen Sputterprozeß aufweist, die über ein Quellentarget zum Erzeugen einer Abscheidungszone (49) benachbart zum Tar­ get aufweist, um auf dem Substrat einen Dünnfilm auszubil­ den, wobei das Substrat gleichzeitig die erste und die zwei­ te Drehung ausführt, wenn es sich während des Sputterprozes­ ses in der Abscheidungszone befindet.10. The device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the chamber ( 50 ) further comprises a cathode for a sputtering process, which has a source target for generating a deposition zone ( 49 ) adjacent to the target to get on the substrate To train thin film, the substrate simultaneously executing the first and the second rotation when it is in the deposition zone during the sputtering process. 11. Verfahren zum Bewegen eines Substrats, das durch eine Abscheidungszone (49) läuft, um auf ihm einen Dünnfilm aus­ zubilden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - Verdrehen des Substrats um eine erste Achse (18), die sich durch es hindurch erstreckt;
  • - Verdrehen des Substrats um eine Mittelachse (46), die einen vorbestimmten Abstand entfernt von der ersten Achse liegt, wobei sich das Substrat mit einer ersten Winkelge­ schwindigkeit um diese Mittelachse dreht;
  • - Ändern der ersten Winkelgeschwindigkeit auf eine zweite Winkelgeschwindigkeit, wenn sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befindet, um die Ausbildung von Sputterma­ terial im mittleren Teil des Substrats zu verringern, um die Filmgleichmäßigkeit zu verbessern.
11. A method of moving a substrate that passes through a deposition zone ( 49 ) to form a thin film thereon, characterized by the following steps:
  • - rotating the substrate about a first axis ( 18 ) extending through it;
  • - Rotating the substrate about a central axis ( 46 ) which is a predetermined distance away from the first axis, the substrate rotating at a first Winkelge speed about this central axis;
  • - Changing the first angular velocity to a second angular velocity when the substrate is within the deposition zone in order to reduce the formation of sputter material in the central part of the substrate in order to improve the film uniformity.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Winkelgeschwindigkeit größer als die erste Winkelgeschwindigkeit ist.12. The method according to claim 11, characterized in that that the second angular velocity is greater than the first Angular velocity is. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Winkelgeschwindigkeit kleiner als die erste Winkelgeschwindigkeit ist. 13. The method according to claim 11, characterized in that that the second angular velocity is less than the first Angular velocity is.   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Substrat für eine vorbestimmte Zeitspanne, die so beschaffen ist, daß sie die Ausbildung von Sputtermaterial im mittleren Teil des Substrats verrin­ gert, mit der zweiten Winkelgeschwindigkeit dreht.14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized characterized in that the substrate for a predetermined Period of time that is such that it is training of sputtering material in the middle part of the substrate device rotates at the second angular velocity. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Winkelgeschwindigkeit auf die erste Winkelgeschwindigkeit zurückgeführt wird, während sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befindet.15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized characterized in that the second angular velocity the first angular velocity is returned while the substrate is within the deposition zone. 16. Vorrichtung zum Drehen eines Substrats während eines Sputterprozesses, gekennzeichnet durch:
  • - eine Kammer (50) aus unmagnetischem Material mit einer In­ nenwandfläche zum Ausbilden eines Innenraums (52) und einer Außenwandfläche mit einer Nut, wobei die Kammer ferner eine Kathode für einen Sputterprozeß enthält, die über ein Quel­ lentarget verfügt, um benachbart zu diesem eine Abschei­ dungszone (49) zum Ausbilden eines Dünnfilms auf dem Sub­ strat zu erzeugen, und wobei der Hohlraum auf einem für den Sputterprozeß geeigneten Vakuumniveau gehalten wird;
  • - ein erstes Trägerelement, das innerhalb des Innenraums liegt und eine erste Drehstruktur aufweist, die zwischen einer Platte (40) zum Tragen des Substrats und einem ersten Magnet (74), der an die Innenwandfläche angrenzt, befestigt ist und sich um eine erste Achse (46) drehen kann;
  • - ein zweites Trägerelement, das außerhalb der Kammer liegt und eine zweite Drehstruktur aufweist, die zwischen einem Planetenrad (90), das für Eingriff mit einem Sonnenrad (92) ausgebildet ist, und einem zweiten Magnet (98), der benach­ bart zur Außenwandfläche beabstandet vom ersten Magnet ange­ ordnet ist, um für eine magnetische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Magnet zu sorgen, befestigt ist und so ausgebildet ist, daß sie sich um die erste Achse dreht, da­ mit sich die erste und die zweite Drehstruktur einheitlich um die erste Achse drehen können; und
  • - ein Antriebselement, das am ersten und zweiten Trägerele­ ment befestigt ist;
  • - ein erstes Motorelement (70) mit variabler Drehzahl zum Drehen des Antriebselements, wobei eine Drehung des An­ triebselements für eine erste Drehung des Substrats um seine Mittelachse (18) mit einer ersten Winkelgeschwindigkeit sorgt, die auf eine zweite Winkelgeschwindigkeit zunimmt, wenn sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befin­ det, um die Ausbildung von Sputtermaterial im mittleren Teil des Substrats zu verringern, um dadurch die Filmgleichmäßig­ keit zu verbessern, und wobei ein Betätigen des Antriebsele­ ments aufgrund des Eingriffs zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad gleichzeitig für eine zweite Drehung des Sub­ strats um die erste Achse sorgt;
  • - ein zweites Motorelement (108) mit variabler Drehzahl zum Drehen des Sonnenrads mit einer dritten Drehzahl, um dadurch die Relativbewegung zwischen dem Sonnenrad und dem Planeten­ rad zu ändern, um für ein variables Verhältnis zwischen den Umdrehungszahlen des Planetenrads pro Drehung des Sonnenrads zu sorgen;
  • - ein erstes Isolierelement zum Isolieren des Antriebsele­ ments gegen das erste Trägerelement;
  • - eine Kontaktwelle, die am ersten Trägerelement befestigt ist und sich durch den Innenraum hindurch aus der Kammer er­ streckt;
  • - eine Vorspannungsversorgung (134) zum Zuführen einer hoch­ frequenten Spannung;
  • - ein Kontaktelement zum elektrischen Verbinden der Kontakt­ welle mit der Vorspannungsversorgung, wobei die Platte und ein erster Teil des ersten Trägerelements voneinander beab­ standet sind, um einen Kondensator zum Ausbilden einer Vor­ spannungsschaltung zum Erzeugen einer gewünschten elektri­ schen Vorspannung am Substrat zu schaffen; und
  • - ein Abdichtungselement zum Abdichten des Antriebselements und der Kammer, um das Vakuumniveau aufrechtzuerhalten.
16. Device for rotating a substrate during a sputtering process, characterized by:
  • - A chamber ( 50 ) made of non-magnetic material with an inner wall surface to form an inner space ( 52 ) and an outer wall surface with a groove, the chamber further comprising a cathode for a sputtering process, which has a source target to adjacent to this one Generating deposition zone ( 49 ) for forming a thin film on the substrate, and wherein the cavity is maintained at a vacuum level suitable for the sputtering process;
  • - A first support element, which lies within the interior and has a first rotating structure, which is fastened between a plate ( 40 ) for supporting the substrate and a first magnet ( 74 ), which adjoins the inner wall surface, and extends around a first axis ( 46 ) can rotate;
  • - A second support member which is outside the chamber and has a second rotary structure which is formed between a planet gear ( 90 ) which is designed for engagement with a sun gear ( 92 ), and a second magnet ( 98 ) which is spaced from the outer wall surface is arranged by the first magnet to provide a magnetic connection between the first and second magnet, is fixed and is designed so that it rotates about the first axis, since with it the first and the second rotating structure uniformly around the first Can turn axis; and
  • - A drive element which is attached to the first and second Trägerele element;
  • - A first motor element ( 70 ) with variable speed for rotating the drive element, wherein rotation of the drive element for a first rotation of the substrate about its central axis ( 18 ) at a first angular velocity, which increases to a second angular velocity when the substrate located within the deposition zone to reduce the formation of sputtering material in the central part of the substrate, thereby improving film uniformity, and wherein actuation of the drive element due to the engagement between the sun gear and the planet gear simultaneously for a second rotation of the sub strats around the first axis;
  • - a second variable speed motor element ( 108 ) for rotating the sun gear at a third speed to thereby change the relative movement between the sun gear and the planet gear to provide a variable ratio between the number of revolutions of the planet gear per rotation of the sun gear;
  • - A first insulating element for isolating the drive element against the first carrier element;
  • - A contact shaft, which is attached to the first carrier element and extends through the interior from the chamber;
  • - a bias supply ( 134 ) for supplying a high frequency voltage;
  • - A contact element for electrically connecting the contact shaft with the bias voltage supply, wherein the plate and a first part of the first carrier element are spaced apart to create a capacitor for forming a pre-voltage circuit for generating a desired electrical bias on the substrate; and
  • - A sealing element for sealing the drive element and the chamber in order to maintain the vacuum level.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Winkelgeschwindigkeit größer als die erste Winkelgeschwindigkeit ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the third angular velocity is greater than the first Angular velocity is. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Winkelgeschwindigkeit kleiner als die erste Winkelgeschwindigkeit ist.18. The apparatus according to claim 16, characterized in that the third angular velocity is less than the first Angular velocity is. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Substrat für eine vorbestimmte Zeitspanne, die so ausgebildet ist, daß die Ausbildung von Sputtermaterial im mittleren Teil des Substrats verringert wird, mit der zweiten Winkelgeschwindigkeit dreht.19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized characterized in that the substrate for a predetermined Period of time that is designed so that the training of Sputtering material reduced in the central part of the substrate is rotating at the second angular velocity. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Winkelgeschwindigkeit auf die erste Winkelgeschwindigkeit zurückgeführt wird, während sich das Substrat innerhalb der Abscheidungszone befindet.20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized characterized in that the third angular velocity the first angular velocity is returned while the substrate is within the deposition zone.
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