DD145116A1 - Vorrichtung zu in-situ-vorbehandlung und zur beschichtung von substraten mit duennen schic ten - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist; es, ein Verfahren zu ermöglichen, welches gestattet, die plasmachemische Vorbehandlung von Substratoberflächen vor der Beschichtung in einer verkürzten Prozeßschrittfolge vorzunehmen. und damit durch eine, eine Oxid- bzw. Verunreinigungsschicht hervorrufende Unterbrechung des Vakuums zwischen dem als Vorbehandlüng dienenden Plasmaätzen und Beschichten zu vermeiden, wodurch günstigere Ausgangsparameter für die Herstellung von Halbleitern geschaffen werden. Dazu wird die'Plasmaatzstation so gestaltet, daß sie in eine Durchlaufanlage eingegliedert wird. Die Homogenität der Raumverteilung des Ätzgases wird durch Gaseinleit- bzw. -absaugvorrichtungen gewährleistet, die über ihre Saug- oder Einströmfläche gleiche Saug- bzw. Druckleistung aufweisen. Die Konstanz der Ätzrate über die Ätzfiäche wird dadurch erreicht, daß die Substrathalterung selbst als Elektrode dient und Aussparungen aufweist, die den Ätzflächen der Substrate kongruent sind. Zur weiteren Beeinflussung des Ätzens kann eins Zusatzelektrode eingebracht werden. — Fig.1 —

Description

Vorrichtung zu in - situ - Vorbehandlung und zur Be~ schichtung von Substraten mit dünnen Schichten

Die Erfindung betrifft die plasmachemisch^ Vorbehandlung von Substraten und die Kombination dieser Vorrichtungen mit Beschichtungsstationen zum Bedampfen, Zerstauben einschließlich Hochratezerstäuben und zur Plasma-CVD-Abscheidung.

Durch eine solche Kombination wird ein definierter Ausgangszustand der Substratoberfläche vor der Beschichtung geschaffen, eier die elektronischen, mechanischen und optischen Eigenschaften der (irenzi lache und der aufzubringenden Schicht zu deren Vorteil beeinflußt«,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtungen zur Beschichtung von Substraten existieren in zwei wesentlichen Ausführungsioriaen, als Chargen- und als Durchlaufanlagen.

Eine Durchlaufanlage, wie in der DE-AS 21 14 470 beschrieben, beinhaltet eine Vorbehanalungs-, eine Beschichtungsund eine Ifachbehandiungskammer.

Die Vorbehandlung des zu beschichtenden Gutes erfolgt im wesentlichen durch Ausglühen, welches keine besonderen Ansprüche an eine Umgebungsatmosphäre stellt. Somit kann

die Trennung der Kammern durch Spalte erfolgen, die einen großen Strömungswiderstand aufweisen. Mit dem Ausglühen als Vorbehandlung werden jedoch nicht alle Verunreinigungen und Schichten auf der Substratoberfläche beseitigt und ein anderes Vorbehandlungsverfahren ist mit dieser Vorx^ichtung nicht möglich. Mit einer Chargenanlage werden andere Vorbehandlungsverfahren ermöglicht, da Vorbehandlungs- beziehungsweise Reinigungsanlagen als Sinzelgeräte existieren,, So ?d.rd in der DE-PS 15 15 311 und der Zusatzanmeldung DE-AS 16 90 eine Vorrichtung zu einem plasmachemischen Behandlungsverfahren beschrieben. In dem durch diese Schriften beschriebenen Stand der Technik ist eine plasmachemische Behandlung nur in Chargenanlagen möglich, da für dieses Verfahren eine gleichmäßige homogene Atmosphäre im Inneren des vakuumdichten Behälters (Rezipienten), ein besonderer Aufbau der Substrathaiterung und der Elektrodenanordnung notwendig ist. So ist der Rezipient als zylinderförmiger Behälter ausgebildet, in dem die Elektroden der Behälterform angepaßt angeordnet sind. Diese runde Ausführung des Rezipienten bietet einige wesentliche Vorteile. So kann die homogene Atmosphäre durcheizie zentral gelagerte Absaug- und Einströmvorrichtung ermöglicht, eine gleichmäßige Beschichtung der Substrate durch einfaches Drehen der Substrathalterung erreicht und Strömungswirbel beziehungsweise Feldstärkekonzentrationen ira Inneren des Rezipienten vermieden werden.

Ein solcher Behälter kann natürlich nicht an nachfolgende Behandlungskammern odor Durchlaufanlagen angeschlossen werden. Damit wird ein Aussetzen des Beschichtungsgutes· einer Atmosphäre, die für das Beschichtungsgut Nachteile durch-Verunreinigungen und unerwünschter Schichtbildung bringtj notwendig.

Zdel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch die Vorrichtung ein Verfahren zu ermöglichen, welches gestattet, die piasmachemische Vorbehandlung der Substratoberf.lache in einer verkürzten Prozeßschrittfolge vorzunehmen und damit günstigere Ausgangsparameter für die Herstellung von Halbleitern zu schaffen und die Produktion effektiver und mit besserer Qualität zu gestalten.

Darlegung des Wesens der- Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur in - situ - Vorbehandlung und Beschichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die Beschichtung von Substraten mit dünnen Schichten, insbesondere von Halbleitermaterialien mit den entsprechenden Vorbehandiungsschritten so durchzuführen, daß eine, eine Oxid- bzw. Verunreinigungsschicht hervorrufende Unterbrechung des Vakuuras durch Anschluß der als Vorbehandlungsstation arbeitenden Plasmaätzstation an die Beschichtungsstation beziehungsweise Eingliederung in Durchlaufanlagen, vermieden wird. Dabei soll die Homogenität der Ätzgasverteilung und Flächenkonstanz der Ätzrate, die nach dem bekannten Stand der Technik durch die runde beziehungsweise zylindrische Fora der als Chargenanlagen arbeitenden Plasmaätzstationen gewährleistet ist, erhalten bleiben und die Parameter des Plasmaätzens verbessert werden, .ftrfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Behälter die Form eines Quaders hat und an zwei gegenüberliegenden Seiten Kammerventile aufweist, welche so ausgebildet sind, daß eine horizontal transportierbare Substrathalterung durch diese K.aminerv entile hindurch transportiert werden kann. Diese Substrathalterung ist als Pailettenwagen ausgebildet und weist zur Gewährleistung der Flächenkors tanz der Atzrate entsprechend der Form des zu behandelnden Substrates Aussparungen auf,

deren Form alternierend der Oberfläche der Substrate icongruent ist oder einen Mindestabstand zur Substratoberfläche aufweist.· Gegenüber aer Transportvorrichtung ist diese Substrathalterung elektrisch isoliert und zur Beaufschlagung mit einem definierten elektrischen Potential mit einem Schleifkontakt versehen.

Gegenüber der als Elektrode dienenden Substrathalterung befindet sich eine Gegenelektrode. Zwischen Gegenelektrode und Substrathalterung kann bedarfsweise eine Zusatzelektrode eingebracht werden. Sowohl Gegenelektrode, Substrat halterung als auch Zusatzelektrode sind wahlweise mit einem Hi-Generator oder einem anderen Potentialträger elektrisch leitend verbundene

Zur Ex¹ZeUgUiIg einer homogen verteilten Gasfüllung im Inneren des Behälters ist gegenüber der Substrathalterung eine flächenhaft ausgebildete Gaseinlexteinrichtung und as zwei gegenüberliegenden Wänden die Gasabsaugeinrichtungen, die so gestaltet sind_s daß über die gesamte Länge der Absaugeinrichtung die Saugleistung konstant ist, angeordnet*

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Substrafehalterung mit Substraten bei Normalatmosphäre beladen wird und durch das eingangsseitig befindliche Kammerventii. hindurch in den Behälter gezogen beziehungsweise transportiert wird. Dann wird das Eingabeventil geschlossen und'die Kammer über die Gasabsaugvorrichtung evakuiert· Bei Erreichen eines Minimaldruckes wird über die Gasexnleitvorrichtung Prozeßgas in den Reaktor eingeblasen. Durch Anlegen einer HF-Spannung zwischen der als Elektrode dienenden Substrathalterung und der Gegenelek~ trode beziehungsweise zwischen der Gegenelektrode und der Zusatzelektrode wird im Inneren des Behälters ein Plasma gezündet. Damit beginnt der Ätzvorgang zum Beseitigen von Verunreinigungen auf der Substratoberfläche. Während des Itavorgangeo wird über Gasabsaug- und Gaseinleitvorricbtungen ständig die optimale Ätzatmosphäre aufrecht erhalten. ITaeh. Beendigung des Ätzvorganges wird die Gas zu-

fuhr über die Gaseinleiteinrichtung angehalten und über die Gasabsaugvorrichtung die Atmosphäre auf die entsprechend der in der nachfolgend angeordneten Beschichtungsstation herrschenden Atmosphäre evakuiert. Nach Abschluß der Evakuierung wird das Kammerventil an der Ausgabeseite des Behälters geöffnet und die Substrathalterung in die Beschichtungsstation transportiert. Damit erfolgt die Übergabe der Substrate ohne Vakuumunt erbrechung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden* In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße

Vorrichtung Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung

Die Vorrichtung zur in - situ - Vorbehandlung und zur Beschichtung von Substraten mit dünnen Schichten entsprechend Fig. 1 und Fig.2 ist mit einem nicht näher dargestellten HF-Generator und einer ebenfalls nicht näher dargestellten Vakuumpumpe versehen. Außerhalb des vakuumdichten Behälters 1 wird bei normaler Umgebuttgsatmosphäre der Substratträger 4 mit den Substraten 3 bestückt. Über die Eingabeklappe 7 wird der Substratträger 4 in das Innere des vakuumdichten Behälters 1 geschoben, von der Transportvorrichtung 3 erfaßt und in das Innere des vakuumdichten Behälters 1 gezogen. Die Eingabeklappe 7» üas Kaminerventil 2 und das Gaseinleitventil 14 werden vakuumdicht verschlossen und das Innere des Behälters 1 über die Gasabsaugleitung 1^> evakuiert. Nach Erreichen eines Einiiaaldruckes wird das Gas ei nl ei t ventil 14 georrnet und über die Gaseinleiteinrichtung 11 strömt infolge eier über die Länge verteilten konstanten Saug- beziehungsweise Einblasleistung der Absaug- beziehungs-

weise luftleiteinrichtung 11, 12 in homogener Verteilung Prozeßgas in den Behälter 1. Durch Erzeugung eines Hu-Spannungsfeiaes zwischen der als Mektrode dienenden Substrathaiterung 4 über die Kontaktzunge 8 und der Gegenelektrode 6 beziehungsweise zwischen der Gegenelektrode 6 und einer Zusatzelektrode y wird ein .Plasma gezündet und der Vorgang des Plasmaätzens setzt ein. Nach erfolgter Beseitigung aer Verunreinigungen auf der Oberfläche der Substrate 3 wird· das Gaseinleitventil14 geschlossen und das Innere des Behälters 1 auf den zur Beschichtung der Substrate 3 in der Beschichtungskammer erforderlichen Druck über die Gasabsaugeinrichtung ΛΖ und üasabsaugieitung 15 evakuiert. Nach erreichen des erforderlichen Druckes wird das Kaimnerveritil 2 geöffnet und die Substrathalterung 4- mit den Substraten 3 mittels der Transportvorrichtung i> in die Beschichtungskammer 1Ü transportiert;, wo sich weitere Bearbeitungsschritte anschließen.

Claims (4)

Erfindungsanspru.cn

1. Vorrichtung zur in - situ - Vorbehandlung .und zur Beschichtung von Substraten mit dünnen Schichten, insbesondere von Halbleitermaterialien, bestehend aus einem, vakuumaichten Behälter, einem HF-öpannungsgenerator, Vakuumpumpen, Sin- und Ausströmventilen und parallel zueinander angeordneten Elektroden mit elektrischen Stromzuführungen, einer Substrathalterung sowie einer Transportvorrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß die Substrathalterung als Palettenwagen ausgebildet ist und Aussparungen aufweist, daß die Substrathalterung gegenüber der Transportvorrichtung elektrisch isoliert ist und über eine Kontaktzunge mit einem, elektrischen Potentialträger elektrisch leitend verbunden ist und daß im Inneren des Behälters Gaszu- und -abfuhreinrichtungen angeordnet sind, die aus einer Vielzahl von Rohren bestehen, die öffnungen aufweisen, deren Öffnungsquerschnitt über die in Rohrlängsachse.verlaufende Richtung nicht konstant ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Substrathalterung und der Gegenelektrode eine Zusatzelektrode angeordnet ist, welche aus leitfähigen perforierten Material besteht.

3. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet, dadurch, daß die Substrathalterung Aussparungen aufweist, deren Form der Oberfläche der Substrate kongruent ist.

4-. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Substrathalterung als Metallgitter ausgebildet ist, in deren Zwischenräumen Auflagewinkel für Substrate angeordnet sind.