DE19813523C2 - CVD reactor and its use - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein CVD-Reaktor mit DOLLAR A - einem Reaktorgehäuse mit einem Deckel, DOLLAR A - einem in dem Reaktorgehäuse angeordneten geheizten Susceptor (Waferträger), auf dem wenigstens ein Wafer angeordnet werden kann, DOLLAR A - einem zentralen Fluideinlaß, durch den insbesondere temperierte CVD-Medien etc. in den Reaktor eintreten, und DOLLAR A - einem Fluidauslaß, der am Umfang des Reaktorgehäuses angeordnet ist und durch den die eingelassenen Medien austreten. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Fluidauslaß in etwa die Form einer Scheibe mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen für die CVD-Medien etc. hat und zwischen Susceptor (Waferträger) und Reaktordeckel derart angeordnet ist, daß der Fluidauslaß durch Strahlung vom Susceptor (Waferträger) beheizt wird und sich damit auf eine Temperatur zwischen der Temperatur des Susceptors (Waferträgers) und dem Reaktordeckel einstellt, durch die die CVD-Medien etc. temperiert eintreten.Described is a CVD reactor with DOLLAR A - a reactor housing with a lid, DOLLAR A - a heated susceptor (wafer carrier) arranged in the reactor housing, on which at least one wafer can be arranged, DOLLAR A - a central fluid inlet, through which temperature-controlled in particular CVD media etc. enter the reactor, and DOLLAR A - a fluid outlet located on the periphery of the reactor housing and through which the admitted media exit. DOLLAR A The invention is characterized in that the fluid outlet has approximately the shape of a disk with a plurality of outlet openings for the CVD media etc. and is arranged between the susceptor (wafer carrier) and the reactor cover in such a way that the fluid outlet is caused by radiation from the susceptor (Wafer carrier) is heated and thus adjusts to a temperature between the temperature of the susceptor (wafer carrier) and the reactor cover, through which the CVD media etc. enter at a temperature.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen CVD-Reaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie dessen Verwendung.The invention relates to a CVD reactor according to the preamble of claim 1, and its use.
CVD-Reaktoren sind allgemein bekannt und werden beispielsweise von der Aixtron AG, Aachen, DE hergestellt und vertrieben. Auf diese bekann ten CVD-Reaktoren wird zur in Erläuterung aller hier nicht näher beschrie benen Begriffe ausdrücklich verwiesen.CVD reactors are generally known and are used, for example, by manufactured and distributed by Aixtron AG, Aachen, DE. On this known CVD reactors are not described in detail in the explanation of all here expressly referenced terms.
Die bekannten CVD-Reaktoren weisen ein Reaktorgehäuse mit einem Deckel auf, in dem ein geheizter Susceptor (Waferträger) vorgesehen ist, auf dem wenigstens ein Wafer angeordnet werden kann. Als Einlaß für CVD-Gase oder Flüssigkeiten ist in der Regel ein zentraler Fluideinlaß vorgesehen. Der Fluidauslaß ist dann meistens am Umfang des Reaktor gehäuses angeordnet.The known CVD reactors have a reactor housing with a Cover in which a heated susceptor (wafer carrier) is provided, on which at least one wafer can be arranged. As an inlet for CVD gases or liquids are usually a central fluid inlet intended. The fluid outlet is then mostly at the circumference of the reactor arranged housing.
Als Fluideinlaß werden entweder zentrale Gaseinlaßdüsen (Gasinlet- Nozzles), die die Gase vom Zentrum des Reaktors radial über die Wafer ausströmen lassen, oder sog. Brauseköpfe (Showerheads) im bzw. am Reaktordeckel verwendet, die direkt oberhalb des Wafers angeordnet sind, und aus sehr vielen kleinen Löchern das Gas in Form einer Dusche vertikal nach unten auf die Wafer sprühen. Derartige Reaktoren werden beispiels weise von der Fa. Thomas Swan, GB vertrieben.Either central gas inlet nozzles (gas inlet Nozzles) which move the gases from the center of the reactor radially across the wafer let out, or so-called shower heads in or on Reactor covers are used, which are arranged directly above the wafer, and from a lot of small holes the gas in the form of a shower vertical spray down onto the wafers. Such reactors are for example distributed by Thomas Swan, GB.
Einen ähnlichen Aufbau offenbart die DE 43 30 266 gemäß der eine Ein zel-Wafer- Reaktionskammer eine Wafer-Erwärmerstufe zum Halten eines Wafers nach unten und zum Erwärmen des Wafers aufweist. Weiter befin det sich gegenüber der Wafer-Erwärmstufe ein Gaseinlaßdüsen aufwei sender Gasversorgungskopf, wodurch ein Bereich mit konstantem Abstand zum Zuleiten von Reaktionsgas entsteht. Über den Gasversorgungskopf werden Gase über dem Wafer ausgeströmt. Ein Abgasauslaß existiert ebenfalls. DE 43 30 266 discloses a similar structure according to the one zel wafer reaction chamber a wafer heater stage for holding a Wafers down and to heat the wafer. Continue there is a gas inlet nozzle opposite the wafer heating stage transmitter gas supply head, creating an area with constant distance to supply reaction gas. Via the gas supply head gases are flown out over the wafer. An exhaust outlet exists Likewise.
Nun gibt es Materialien, für die es von Vorteil ist, wenn die Gase temperiert in den Reaktor eingelassen werden. Dies kann man dadurch erreichen, daß die Gase vorgewärmt werden, oder daß der Einlaß geheizt wird.Now there are materials for which it is advantageous if the gases are tempered be let into the reactor. You can achieve this by that the gases are preheated or that the inlet is heated.
Für als Brausekopf (Showerhead) ausgebildete Fluideinlässe ist es be kannt, den Brausekopf (Showerhead) mit komplizierten Wasserkanälen zur Thermostatisierung auszurüsten. Diese Ausgestaltung hat nicht nur den Nachteil, daß sie aufwendig und damit teuer ist, sondern auch den Nach teil, daß der Einsatz von Wasserkanälen in CVD-Reaktoren immer ein ge wisses Risiko darstellt. Beispielsweise kann im Falle eines Lecks das Kühlwasser in den Reaktor-Innenraum austreten und mit dem oder den CVD-Gasen explosionsartig reagieren. Ein weiterer Nachteil ist die mit der Wassererwärmung einhergehende Temperaturinhomogenität im Brause kopf (Showerhead).For fluid inlets designed as shower heads, it is be knows the shower head with complicated water channels Equip thermostat. This configuration does not only have that Disadvantage that it is complex and therefore expensive, but also the night part that the use of water channels in CVD reactors always a ge represents some risk. For example, in the event of a leak Cooling water exit into the interior of the reactor and with the or React explosively to CVD gases. Another disadvantage is that with the Water heating associated temperature inhomogeneity in the shower head (showerhead).
Gemäß der DE 43 30 266 wird das Gas über einen Gasversorgungskopf und dessen Gaseinlaßdüsen in dem Bereich mit konstantem Abstand über einen Wafer geleitet. Auch hier wird im Einlaßbereich die Temperatur der Gase durch einen Kühlwasserpfad und ein Wärmeerhaltungselement be einflußt. Dabei wird die Temperatur der Innenwand eines Raumelements, welches an die Gaseinlaßbereiche angrenzt, auf einer konstanten Tempe ratur gehalten. Hier gelten ebenso die vorstehend angeführten Nachteile für Wasserkanäle.According to DE 43 30 266, the gas is supplied via a gas supply head and its gas inlet nozzles in the area at a constant distance above directed a wafer. Here, too, the temperature of the Gases through a cooling water path and a heat conservation element influences. The temperature of the inner wall of a room element, which is adjacent to the gas inlet areas at a constant temperature held. The disadvantages mentioned above also apply here for water channels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CVD-Reaktor mit einem als Brausekopf (Showerhead) oder Gaseinlaßdüsen ausgebildeten Flui deinlaß derart weiterzubilden, daß der Fluideinlaß und damit die einzulas senden Fluide, also Gase und/oder Flüssigkeiten in einfacher Weise und insbesondere unter Verzicht auf Wasserkanäle etc. temperiert werden können.The invention has for its object a CVD reactor with a flui designed as shower heads or gas inlet nozzles inlet to develop such that the fluid inlet and thus the inlet send fluids, i.e. gases and / or liquids in a simple manner and be tempered in particular without water channels etc. can.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprü che 2 folgende. In den Ansprüchen 31 und 32 sind Verfahren unter Ver wendung eines erfindungsgemäß angegebenen Reaktors beansprucht.An inventive solution to this problem is in claim 1 specified. Further developments of the invention are the subject of the claims che 2 following. In claims 31 and 32 are methods under Ver claimed use of a reactor specified according to the invention.
Erfindungsgemäß wird ein CVD-Reaktor mit den im Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen derart weitergebildet,
According to the invention, a CVD reactor is developed with the features listed in the preamble of claim 1,
- - daß die Fluideinlaßeinheit einen vom Reaktordeckel beabstandeten Hohlkörper aufweist, dessen Unterseite, in der die Öffnungen vorge sehen sind, im wesentlichen durch Wärmestrahlung vom Susceptor (Waferträger) erwärmt wird,- That the fluid inlet unit is spaced from the reactor cover Has hollow body, the underside in which the openings are featured are seen, essentially by heat radiation from the susceptor (Wafer carrier) is heated,
- - daß eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen ist, die in den Zwi schenraum zwischen der Oberseite des Hohlkörpers und dem Reak tordeckel ein Spülgas derart einleitet, daß die Oberseite Wärme im wesentlichen durch Wärmeleitung in dem Gas an die Umgebung ab gibt, und- That a purge gas inlet device is provided, which in the Zwi space between the top of the hollow body and the reac introduces a purge gas such that the top heat in the essentially by heat conduction in the gas to the environment there, and
- - daß die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper derart eingestellt sind, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Temperiermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD-Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Tem peraturgradient besteht.- That the heat supply and dissipation conditions to or from the hollow body are set so that the underside without feeding a Temperature control medium from the outside to a selectable temperature which the CVD media are tempered, and that between the top and bottom of the hollow body a positive tem temperature gradient exists.
Unter CVD-Medien werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung CVD- und insbesondere MOCVD-Gase, Flüssigkeiten, Lösungen oder Gemische der vorstehenden Stoffe - im folgenden auch allgemein mit dem Oberbegriff "Fluid" bezeichnet - verstanden.CVD media are used in the context of the present description CVD and in particular MOCVD gases, liquids, solutions or Mixtures of the above substances - in the following also generally with the The generic term "fluid" denotes - understood.
Erfindungsgemäß wird ein bekannter CVD-Reaktor also dadurch weiterge bildet, daß die Fluideinlaßeinheit eine Einheit aufweist, die in etwa die Form einer Hohlscheibe mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen für die CVD-Medien etc. - also eines an sich bekannten Brausekopfs (Shower head) - hat, und zwischen Susceptor (Waferträger) und Reaktordeckel derart angeordnet ist, daß die Unterseite der Fluideinlaßeinheit durch Strahlung vom Susceptor (Waferträger) beheizt wird, und sich damit auf eine Temperatur zwischen der Temperatur des Susceptors (Waferträgers) und dem Reaktordeckel einstellt, so daß die CVD-Medien etc. beim Pas sieren der Fluideinlaßeinheit temperiert werden. Da an der Oberseite der Fluideinlaßeinheit eine (einstellbare) Wärmesenke vorgesehen ist, stellt sich in Axialrichtung über die Fluideinlaßeinheit ein bestimmter Tempera turgradient ein.According to the invention, a known CVD reactor is thus continued forms that the fluid inlet unit has a unit which is approximately the Shape of a hollow disc with a large number of outlet openings for the CVD media etc. - a shower head known per se (shower head) - and between the susceptor (wafer carrier) and the reactor lid is arranged so that the bottom of the fluid inlet unit through Radiation from the susceptor (wafer carrier) is heated, and thus on a temperature between the temperature of the susceptor (wafer carrier) and the reactor cover, so that the CVD media etc. at the Pas the fluid inlet unit are tempered. Because at the top of the Fluid inlet unit is an (adjustable) heat sink is provided a certain temperature in the axial direction via the fluid inlet unit gradient.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, den komplizierten Aufbau bekannter Reaktoren, bei denen die Thermostatisierung des Re aktordeckels und des Gaseinlasses in Form eines mit Flüssigkeit durch strömten Brausekopfs (Showerhead) und dafür erforderlicher separter Hei zaggregate erfolgt, dadurch zu vereinfachen, daß man den Brausekopf (Showerhead) vom Reaktordeckel getrennt als separates Bauteil ausführt. Da der Susceptor (Waferträger) ohnehin durch eine Infrarot-Heizung, eine Widerstandsheizung oder eine Hochfrequenzheizung auf eine Temperatur zwischen typischerweise ca. RT°C und 1200°C (RT steht für Raumtempe ratur) aufgeheizt wird, und somit eine beträchtliche Wärmemenge über Strahlung an seine Umgebung abgibt, wird die Fluideinlaßeinheit aufge heizt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Temperatur, auf die die Fluideinlaßeinheit aufgeheizt wird, kontrolliert eingestellt.The invention is based on the basic idea, the complicated Construction of known reactors in which the thermostatting of the Re actuator cover and the gas inlet in the form of a liquid poured showerhead and the required separate heater zaggregate takes place by simplifying that the shower head (Showerhead) separated from the reactor cover as a separate component. Since the susceptor (wafer carrier) anyway by an infrared heater, one Resistance heating or high frequency heating to one temperature between typically approx. RT ° C and 1200 ° C (RT stands for room temperature rature) is heated, and thus a considerable amount of heat Emits radiation to its surroundings, the fluid inlet unit is opened heats. The temperature according to the invention increases which the fluid inlet unit is heated, adjusted in a controlled manner.
Bevorzugt bringt man einen aus einem gut wärmeleitfähigem Metall gefer tigten dünnen Brausekopf (Showerhead) in dem Reaktor unterhalb des Reaktordeckels sowie gegebenenfalls unterhalb einer thermostatisierten Decke (ceiling) an.It is preferable to bring one made of a highly thermally conductive metal made a thin shower head in the reactor below the Reactor lid and optionally below a thermostatted Ceiling.
Dieser Aufbau hat eine Reihe von Vorteilen:This structure has a number of advantages:
Der Brausekopf (Showerhead) wird direkt durch Strahlung von unten vom Susceptor (Waferträger) beheizt. Insbesondere kann der Abstand zwi schen Susceptor (Waferträger) und Hohlkörper zur Einstellung der Tempe ratur der Unterseite des Hohlkörpers einstellbar sein. Hierzu kann eine Halteeinheit für den Hohlkörper mit einem Gewinde vorgesehen sein.The shower head is directly exposed to the radiation from below Heated susceptor. In particular, the distance between The susceptor (wafer carrier) and hollow body for setting the temperature rature of the underside of the hollow body to be adjustable. For this, a Holding unit for the hollow body can be provided with a thread.
Die Wärmezu- bzw. abfuhr zum bzw. vom Hohlkörper wird durch die Tem peratur des Susceptors (Waferträgers), des nun frei justierbaren Abstands zum Susceptor (Waferträger), und die Leitfähigkeit des Gases im Reaktor (Wahl des Trägergases, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff oder ein Gemisch dieser Gase und Totaldruck) bestimmt. Eine bisher nötige Beistellung eines zusätzlichen Heizaggregates zur Beheizung und Tempe rierung des Brausekopfs (Showerhead) entfällt.The heat supply or dissipation to or from the hollow body is controlled by the tem temperature of the susceptor (wafer carrier), the now freely adjustable distance to the susceptor (wafer carrier), and the conductivity of the gas in the reactor (Choice of the carrier gas, for example nitrogen or hydrogen or a mixture of these gases and total pressure). A previously necessary Provision of an additional heating unit for heating and temperature There is no need for the shower head.
Die Wärmeabfuhr nach oben von der Oberseite des Brausekopfs (Shower head) weg wird dadurch bestimmt, welches Spülgas oberhalb des Brause kopfs (Showerhead) und der Quarz-Decke (quarz ceiling) und welches Spülgas zwischen Quarz-Decke (quarz ceiling) und Metall-Reaktor-Deckel benutzt wird. The heat dissipation from the top of the shower head (shower head) path is determined by the purge gas above the shower head (showerhead) and the quartz ceiling (quarz ceiling) and which Purge gas between quartz ceiling and metal reactor lid is used.
Hierbei kann insbesondere die von Frijlink et al. vorgeschlagene thermo statisierte Decke (ceiling) zur Anwendung kommen. Insofern wird durch die Anwendung von zwei Spülgasgemischen die absolute Temperatur und der Temperatur-Gradient des Brausekopfs (Showerhead) im Reaktor sehr prä zise regel- bzw. einstellbar.In particular, that of Frijlink et al. proposed thermo statized ceiling can be used. In this respect, the Use of two purge gas mixtures, the absolute temperature and the Temperature gradient of the shower head in the reactor very pre zise adjustable or adjustable.
Vor allem wird der bei den meisten Anwendungen gewünschte positive Temperatur-Gradient vom Brausekopf (Showerhead) zum Susceptor (Wa ferträger) automatisch gewährleistet. Der Temperatur-Gradient kann zu sätzlich durch eine weitere Ausgestaltung kontrolliert beeinflußt werden, indem lokal Wärmeabschirmbleche und eine Mehrlagen-Ausführung des Brausekopfs (Showerhead) mit Materialien eingeführt werden, die unter schiedliche Reflexions- und Absorptions-Koeffizienten aufweisen.Above all, the positive that is desired in most applications Temperature gradient from shower head to susceptor (wa ferträger) automatically guaranteed. The temperature gradient can be too are additionally influenced in a controlled manner by a further configuration, by locally using heat shields and a multi-layer version of the Showerhead (showerhead) with materials introduced below have different reflection and absorption coefficients.
Ansonsten ist der Reaktor konventionell aufgebaut: Insbesondere kann der Reaktor ein runder Reaktor - ähnlich dem bekannten Planetenreaktor - mit zentralem Gaseinlaß und außen herumliegenden Gasauslaß (Exhaust) sein. Der Gasauslaß (Exhaust) kann insbesondere der von Frijlink et al. vorgeschlagene Tunnel sein. Die Decke des Reaktors kann ebenfalls wie die von Frijlink vorgeschlagene Decke (ceiling) ausgeführt und damit ther mostatisierbar sein.Otherwise, the reactor is constructed conventionally: In particular, the Reactor a round reactor - similar to the well known planetary reactor - with central gas inlet and external gas outlet (exhaust) his. The gas outlet (exhaust) can in particular that of Frijlink et al. proposed tunnels. The ceiling of the reactor can also be like the ceiling proposed by Frijlink and thus ther be mostatizable.
Der Susceptor (Waferträger) ist entweder ein Planetensusceptor (Plane tenwaferträger) mit doppelter Rotation oder nur eine große einfache Schei be, die aber auch auf Gas-Foil-Rotation (d. h. Drehung der Wafer auf einem Gaspolster; Patent der Anmelderin Fa. Aixtron) oder aber mechanisch ro tiert. In letzterem Fall kann man dann jeweils nur einen Wafer, aber dafür größere Wafer zentral auflegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Fluideinlaßvorrichtung um ihre axiale Achse zu drehen.The susceptor (wafer carrier) is either a planetary susceptor (tarpaulin wafer carrier) with double rotation or just one large single slice be, which are also based on gas foil rotation (i.e. rotation of the wafers on a Gas cushion; Patent of the applicant Aixtron) or mechanically ro animals. In the latter case, you can only use one wafer at a time, but for that place larger wafers centrally. Alternatively or additionally, it is possible to rotate the fluid inlet device about its axial axis.
Für die Schichtherstellung von Mehrkomponenten-Stoffsystemen werden z. B. β-Diketonate oder andere Metallorganischen Lösungen verwandt, deren Mischung nun einerseits direkt im Brausekopf (Showerhead) durch geführt werden kann, durch konstruktive Einrichtung eines oder mehrerer Einlässe in den Brausekopf (Showerhead), mit gleicher oder unterschiedli cher Temperatur. Andererseits kann der Brausekopf (Showerhead) auch derart ausgebildet sein, daß verschiedene Gase separat im Brausekopf (Showerhead) geführt werden, und eine Durchmischung erst bei Austritt aus dem Brausekopf (Showerhead) in den Reaktorraum erfolgt, um para sitäre Vorreaktionen zu vermeiden.For the layer production of multi-component material systems e.g. B. related to β-diketonates or other organometallic solutions, Mixing them now takes place directly in the shower head can be carried out by constructive establishment of one or more Inlets in the shower head, with the same or different temperature. On the other hand, the shower head can also be designed such that different gases are separately in the shower head (Showerhead), and mixing only when leaving from the shower head into the reactor space to para to avoid critical pre-reactions.
Das Risiko, zusätzliches Kühlwasser in der Nähe des Gaseinlasses zur Thermostatisierung zu benutzen, entfällt. Der Brausekopf (Showerhead) ist wesentlich einfacher justierbar und austauschbar. Der Reaktor wird sehr flexibel, da die verschiedensten Brauseköpfe (Showerheads) sehr schnell eingesetzt und ausgetauscht werden können, für unterschiedliche Wafer größen, ohne größere Veränderung des Reaktors, Demontage oder Öff nung von Medienleitungen. Der Reaktor ist thermisch von allen Seiten be stimmt, und alle Wände sind geheizt, so daß minimale Ablagerungen ent stehen.The risk of additional cooling water near the gas inlet There is no need to use thermostatting. The shower head is much easier to adjust and replace. The reactor becomes very flexible, because the most diverse shower heads are very quick can be used and exchanged for different wafers sizes, without major changes to the reactor, disassembly or opening media lines. The reactor is thermal from all sides true, and all walls are heated, so that minimal deposits stand.
Ein weiterer Vorteil ist, daß jeder vorhandene Planetenreaktor sehr einfach umrüstbar ist, da die Fluideinlaßeinheit voll kompatibel zu herkömmlichen Einlässen ist. Another advantage is that any existing planetary reactor is very simple can be converted since the fluid inlet unit is fully compatible with conventional ones Intakes.
Der erfindungsgemäße Reaktor kann für alle Arten von CVD-Prozessen benutzt werden, also z. B. zum Aufbringen bzw. Bearbeiten von III-V, II-VI, IV-IV Materialien, ferner von ein- und mehrkomponentigen Oxiden, Perowskiten, wie z. B. Barium- und Strontium-Titanat (ST bzw. BT), Bari um-Strontium-Titanat (BST), Strontium- und Barium-Zirkonat-Titanate, Strontium-Wismut-Tantalat (SBT), Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), sowie von mit Akzeptor- oder/und Donator-Dotierungen versehenen oben aufgeführ ten Materialsystemen.The reactor according to the invention can be used for all types of CVD processes are used, e.g. B. to apply or edit III-V, II-VI, IV-IV materials, also of single and multi-component oxides, Perovskites such as B. barium and strontium titanate (ST and BT), Bari um strontium titanate (BST), strontium and barium zirconate titanates, Strontium bismuth tantalate (SBT), lead zirconate titanate (PZT), as well as from with acceptor and / or donor doping listed above material systems.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Brauseköpfe (Showerheads) sehr leicht austauschbar sind. Damit ist es möglich, je nach verwendeter Waferform Brauseköpfe (Showerheads) einzusetzen, deren Loch- bzw. Auslaßanord nung der Anordnung und Form der darunter angeordneten Wafern ent spricht, so daß eine sehr homogene und dennoch sparsame Bearbeitung bzw. Beschichtung der Wafer möglich ist.Another advantage is that the shower heads are very light are interchangeable. This makes it possible, depending on the wafer shape used To use shower heads, their hole or outlet arrangement the arrangement and shape of the wafers arranged underneath speaks, so that a very homogeneous, yet economical processing or coating of the wafers is possible.
Darüberhinaus kann der erfindungsgemäß ausgebildete Reaktor auch mit Ätz- bzw. Reinigungsfluiden betrieben werden, um ggf. entstehende Abla gerungen bzw. Kondensate schnellsten wieder zu entfernen (self cleaning). In dieser Bauart wird der Reaktor mit einem Brausekopf (Showerhead) aus einem Material ausgerüstet, das gegenüber dem Ätzgas resistiv ist.In addition, the reactor designed according to the invention can also be used Etching or cleaning fluids are operated in order to discharge any Wrong or remove condensates as quickly as possible (self cleaning). In this design, the reactor is switched off with a shower head a material that is resistant to the etching gas.
Weiterhin kann der Reaktor mit einem normalen Gasversorgungssystem betrieben werden, oder aber auch mit einem Quellenverteilungssystem (Liquid-Delivery-System) oder Aerosol-System, das die Gase schon tem periert zuführt (sog. LDS-System). Furthermore, the reactor can be operated with a normal gas supply system operated, or with a source distribution system (Liquid delivery system) or aerosol system that already gases periert feeds (so-called LDS system).
Die Rotationsgeschwindigkeit ist im Falle von doppelter Rotation (Plane tenrotation) relativ langsam und liegt typischerweise zwischen 10 und 200 Umdrehungen pro Minute (rpm).The rotation speed is in the case of double rotation (tarpaulin rotation) is relatively slow and is typically between 10 and 200 Revolutions per minute (rpm).
Falls nur ein Wafer zentral eingesetzt wird, können verschiedenste Rota tionen zwischen 5 und 1500 Umdrehungen pro Minute (rpm) benutzt wer den.If only one wafer is used centrally, a wide variety of rota can be used tions between 5 and 1500 revolutions per minute (rpm) are used the.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Er findungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispielen unter Bezug nahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, derenThe invention is hereinafter without limitation of the general Er inventive idea based on an embodiment with reference Taking the drawing as an example, whose
einzige Figur einen schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.only figure shows a schematic cross section shows by a device according to the invention.
Der in der Figur im Querschnitt dargestellte CVD-Reaktor weist ein Reak torgefäß 1 mit einem Reaktordeckel 2 auf. Das Reaktorgefäß 1 und der Deckel 2 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wassergekühlt, so daß sie sich immer in etwa auf Raumtemperatur befinden. Im Reaktorge fäß 1, das insbesondere eine zylindrische Form haben kann, ist ein Gas auslaß 21 in an sich bekannter Weise vorgesehen.The CVD reactor shown in cross section in the figure has a reactor vessel 1 with a reactor cover 2 . The reactor vessel 1 and the lid 2 are water-cooled in the exemplary embodiment shown, so that they are always approximately at room temperature. In the reactor vessel 1 , which may in particular have a cylindrical shape, a gas outlet 21 is provided in a manner known per se.
Im Innenraum des Reaktorgefäßes 1 ist ferner ein Susceptor (Waferträger) 3 für Wafer 4 angeordnet, die mittels eines CVD-Prozesses bearbeitet bzw. beschichtet werden sollen. Der Susceptor (Waferträger) 3 wird mittels einer Heizeinrichtung 5, die eine Infrarot-Heizung, eine Widerstandsheizung oder eine Hochfrequenzheizung sein kann, auf eine Temperatur zwischen ca. RT°C und 1200°C (RT steht für Raumtemperatur) aufgeheizt. In the interior of the reactor vessel 1 there is also a susceptor (wafer carrier) 3 for wafers 4 which are to be processed or coated by means of a CVD process. The susceptor (wafer carrier) 3 is heated to a temperature between approx. RT ° C. and 1200 ° C. (RT stands for room temperature) by means of a heating device 5 , which may be an infrared heater, a resistance heater or a high-frequency heater.
Oberhalb des Susceptors (Waferträgers) 3 ist eine Fluideinlaßeinheit 6 an geordnet, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Form einer Hohl scheibe hat. In der Unterseite 6' der Einheit 6 sind eine Vielzahl von Lö chern (in der Figur schematisch dargestellt) vor gesehen, deren Anordnung der Form der Wafer 4 angepaßt sein kann. Der Abstand zwischen Flui deinlaßeinheit 6 und Susceptor (Waferträger) 3 ist beispielsweise über ein Gewinde einstellbar.Above the susceptor (wafer carrier) 3 is a fluid inlet unit 6 arranged, which has the shape of a hollow disc in the embodiment shown. In the bottom 6 'of the unit 6 , a variety of holes (shown schematically in the figure) are seen before, the arrangement of which can be adapted to the shape of the wafer 4 . The distance between the fluid inlet unit 6 and the susceptor (wafer carrier) 3 is adjustable, for example, via a thread.
In den Innenraum der Hohlscheibe 6 münden Leitungen 71 bis 73, durch die Gase und insbesondere CVD-Gase von einer nicht dargestellten, im übrigen jedoch bekannten Gasversorgungseinheit - die gegebenenfalls eine Vortemperiereinrichtung aufweist - in den Innenraum der Hohlscheibe 6 strömen. Die Gase treten dann aus dem Innenraum durch die (nicht dar gestellten) Löcher aus und beaufschlagen homogen die Wafer 4.Lines 71 to 73 open into the interior of the hollow disc 6 , through which gases and in particular CVD gases flow from a gas supply unit, not shown but otherwise known, which may have a preheating device, into the interior of the hollow disc 6 . The gases then emerge from the interior through the holes (not shown) and act homogeneously on the wafer 4 .
Zwischen der Hohlscheibe 6 und der Unterseite des Reaktordeckels 2 ist ein Wärmeschild 8, auch als Decke (ceiling) bezeichnet, vorgesehen. Der Wärmeschild 8 ist eine Platte aus einem wärmeresistenten und inerten Material, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiels besteht die Platte aus Quarz.A heat shield 8 , also referred to as a ceiling, is provided between the hollow disc 6 and the underside of the reactor cover 2 . The heat shield 8 is a plate made of a heat-resistant and inert material, in the exemplary embodiment shown the plate consists of quartz.
Ferner ist eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen, die über Leitungen 91 und 92 mit dem Reaktor verbunden ist. Die Leitung 91 mündet in dem Zwischenraum zwischen Wärmeschild 8 und Oberseite der Hohlscheibe 6, die Leitung 92 mündet in dem Zwischenraum zwischen Reaktordeckel 2 und Wärmeschild 8. Die Spülgaseinlaßvorrichtung ist derart ausgebildet, daß die Zusammensetzung und/oder der Durchsatz des bzw. der in den bzw. die Zwischenräume oberhalb der Oberseite des Hohlkörpers einge leiteten Gase zur Einstellung der Wärmeableitbedingungen änderbar ist. Die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper 6 kön nen derart eingestellt, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Tempe riermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD- Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Temperaturgradient besteht. Hierdurch wird ein Zusetzen der Löcher vermieden Darüberhinaus besteht ein positiver Temperaturgradient zum Susceptor (Waferträger).Furthermore, a purge gas inlet device is provided which is connected to the reactor via lines 91 and 92 . The line 91 opens into the space between the heat shield 8 and the top of the hollow disk 6 , the line 92 opens into the space between the reactor cover 2 and the heat shield 8 . The purge gas inlet device is designed in such a way that the composition and / or the throughput of the gas or gases introduced into the space or spaces above the top of the hollow body can be changed in order to adjust the heat dissipation conditions. The heat supply and dissipation conditions to or from the hollow body 6 can be set such that the underside without the supply of a temperature medium from the outside to a selectable temperature by which the CVD media are tempered, and that between the top and there is a positive temperature gradient on the underside of the hollow body. This avoids clogging of the holes. There is also a positive temperature gradient to the susceptor (wafer carrier).
Claims (32)
- 1. einem Reaktorgehäuse mit einem Gehäusedeckel,
- 2. einem in dem Reaktorgehäuse angeordneten geheizten Susceptor (Waferträger) für einen der mehrere Wafer,
- 3. einer Fluideinlaßeinheit mit einer Vielzahl von dem oder den Wafern zugewandten Öffnungen, durch die insbesondere temperierte CVD- Medien in den Reaktor eintreten, und
- 4. einem Fluidauslaß, der am Umfang des Reaktorgehäuses angeordnet ist, und durch den die eingelassenen Medien wieder austreten,
- 1. daß die Fluideinlaßeinheit einen vom Reaktordeckel beabstandeten Hohlkörper aufweist, dessen Unterseite, in der die Öffnungen vorge sehen sind, im wesentlichen durch Wärmestrahlung und/oder durch Wärmeleitung vom Susceptor (Waferträger) erwärmt wird,
- 2. daß eine Spülgaseinlaßvorrichtung vorgesehen ist, die in den Zwi schenraum zwischen der Oberseite des Hohlkörpers und dem Reak tordeckel ein Spülgas derart einleitet, daß die Oberseite Wärme im wesentlichen durch Wärmeleitung in dem Gas an die Umgebung ab gibt, und
- 3. daß die Wärmezu- und ableit-Bedingungen zum bzw. vom Hohlkörper derart eingestellt sind, daß sich die Unterseite ohne Zufuhr eines Temperiermediums von außen auf eine wählbare Temperatur, durch die die CVD-Medien temperiert werden, einstellt, und daß zwischen der Oberseite und der Unterseite des Hohlkörpers ein positiver Tem peraturgradient besteht.
- 1. a reactor housing with a housing cover,
- 2. a heated susceptor (wafer carrier) arranged in the reactor housing for one of the several wafers,
- 3. a fluid inlet unit with a multiplicity of openings facing the wafer or wafers, through which in particular tempered CVD media enter the reactor, and
- 4. a fluid outlet, which is arranged on the circumference of the reactor housing and through which the inlet media exit again,
- 1. that the fluid inlet unit has a hollow body spaced from the reactor cover, the underside of which the openings are provided is heated essentially by heat radiation and / or by heat conduction from the susceptor (wafer carrier),
- 2. that a purge gas inlet device is provided which in the inter mediate space between the top of the hollow body and the Reak tordeckel initiates a purge gas such that the top gives off heat essentially by conduction in the gas to the environment, and
- 3. that the heat supply and dissipation conditions to or from the hollow body are set such that the underside adjusts to a selectable temperature, by means of which the CVD media are tempered, from outside without the addition of a temperature control medium, and that between the top and the underside of the hollow body has a positive temperature gradient.
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