DD150318A3 - METHOD AND TUBE REACTOR FOR PLASMA-CHEMICAL STEAM PHASE DEPOSITION AND PLASMA METHOD - Google Patents

METHOD AND TUBE REACTOR FOR PLASMA-CHEMICAL STEAM PHASE DEPOSITION AND PLASMA METHOD Download PDF

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DD150318A3 DD80218955A DD21895580A DD150318A3 DD 150318 A3 DD150318 A3 DD 150318A3 DD 80218955 A DD80218955 A DD 80218955A DD 21895580 A DD21895580 A DD 21895580A DD 150318 A3 DD150318 A3 DD 150318A3
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Reinhard Voigt
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Abstract

1. A tubular reactor for plasma chemistry vapour phase separation and plasma etching, essentially comprising a tube which is optionally heated and has a gas supply line and a gas discharge line and connections for the high frequency energy required for plasma generation an in which removable and insertable substrate retaining means is diposed, on which the substrates are provided in stacked association parallel with and at an equal distance from one another, characterized in that the substrate retaining means comprises an electrically conductive material and is connected to an output of a high frequency generator, so that during operation an intensive and uniform plasma can be formed between the individual substrates of the total substrate stack which is at the same high frequency potential, and in that the substrate stack is enclosed over its whole length by a cylindrical electrode insulated from the substrate retaining means and connected to the other output of the high frequency generator.

Description

Verfahren und Rohrreaktor zur plasmachemischen Dampfphasenabscheidung und zum PlasmaätzenProcess and tubular reactor for plasma chemical vapor deposition and plasma etching

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die erfindungsgemäße lösung kann für plasmachemische DampfρhasenabScheidungen sowie zum Plasmaätzen von unterschiedlichsten Materialien, insbesondere zur Bearbeitung von Ealbleitersubstraten eingesetzt werden.The solution according to the invention can be used for plasma chemical vapor deposition and for plasma etching of a wide variety of materials, in particular for processing semiconductor substrates.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannte Lösungen zum plasmachemischen Ätzen benutzen als Reaktor ein dielektrisches Rohr, in dem die Scheiben axial oder radial angeordnet sind und das auf seinem Mantel Elektroden zur induktiven (Spule) oder kapazitiven (Platten) Ankopplung der HP-Energie besitzt. (z. B. US P 4141811) Die Scheiben sind nach dem Zünden des Plasmas, diesem völlig ausgesetzt. Bei Verwendung dieser Vorrichtung wird die Energie der einzelnen Plasmabestandteile vor allem auf die Peripherie der zu bearbeitenden scheibenförmigen Substrate konzentriert. (TPC Product Bulletin 7101).Known solutions for plasma-chemical etching use as a reactor a dielectric tube in which the disks are arranged axially or radially and which has on its jacket electrodes for inductive (coil) or capacitive (plates) coupling of the HP energy. (eg US Pat. No. 4,141,811) The disks are completely exposed after the plasma has been ignited. When using this device, the energy of the individual plasma components is mainly concentrated on the periphery of the disc-shaped substrates to be processed. (TPC Product Bulletin 7101).

Es ist auch bekannt, daß die Substrate außerhalb des aktiven Plasmas angeordnet sind, um die oben genannten Nachteile zv. vermeiden.It is also known that the substrates are arranged outside of the active plasma to zv the above-mentioned disadvantages . avoid.

Ein entsprechender Rohrreaktor ist in der DT OS 2536871 beschrieben und besteht aus einem Reaktionsrohr mit außen aufgebrachten Elektroden und einem eingebrachtenA corresponding tubular reactor is described in DT OS 2536871 and consists of a reaction tube with externally applied electrodes and an introduced

ty i β 2 - $£, I k$ ty i β 2 - $ £, I k $

perforierten Ketallzylinder, in dem sich die zu ätzenden Substrate in einer isolierenden Halterung befinden. Der perforierte Zylinder begrenzt das Plasma, das nur im Raum zwischen Reaktorinnenwand und dem perforierten Metallzylinder brennt* So v/erden Ionen, Elektronen und Strahlung von den -Substraten ferngehalten, während die freien Radikale mit ihrer relativ großen Lebensdauer infolge einer geeigneten Gasführung durch die löcher des Metallzylinders die Plasmaregion verlassen und auf die Oberfläche der im itstunnel angeordneten Substrate gelangen können.perforated Ketallzylinder in which the substrates to be etched are in an insulating holder. The perforated cylinder confines the plasma, which burns only in the space between the inner wall of the reactor and the perforated metal cylinder. * Thus, ions, electrons and radiation are kept away from the substrates, while the free radicals with their relatively long service life due to a suitable gas flow through the holes of the metal cylinder leave the plasma region and can reach the surface of the arranged in itstunnel substrates.

Bin wesentlicher lachteil eines solchen Rohrreaktors ist sein isotropes Atzverhalten, das besonders beim Struktur ierungsätzen kleinster Strukturen stört. Die Gleichheit der Ätzrate in vertikaler und horizontaler Richtung bewirk!; ein Unterätzen der Ätzmasken und somit ein Verbreitern der ÄtzstrukturenοAn essential part of such a tube reactor is its isotropic etching behavior, which disturbs the structuring of very small structures. To ensure the equality of the etching rate in the vertical and horizontal directions; undercutting the etch masks and thus widening the etch structures

Neue experimentelle Untersuchungen zeigen, daß einige für den Ätzprozeß im Plasma'wichtige freie Radikale eine extrem kurze lebensdauer besitzen und deshalb in einem Reaktor, mit von den Substraten räumlich getrennter Plasmaerzeugung, für den Ätzprozeß ausfallen. Diese Radikale sind zum Ätzen bestimmter Stoffe - z, B«, Aluminiumschichten - jedoch unbedingt erforderlich.New experimental studies show that some of the free radicals which are important for the etching process in the plasma have an extremely short life and therefore precipitate in a reactor with plasma generation spatially separate from the substrates. These radicals are essential for the etching of certain substances - eg, aluminum layers.

Es sind auch Pianarreaktoren bekannt (z.B. DE-OS 2708 720), die ein anisotropes Ätzverhalten mit starker Unterdrückung des lateralen Ätzens besitzten und bei denen sich die Substrate unmittelbar in der Plasmazone befinden«, Ein solcher Reaktor ist jedoch wesentlich aufwendiger als ein einfacher Rohrreaktor und weist ferner eine wesentlich geringere Aufnahmekapazität an Substraten auf.There are also known Pianarreaktoren (eg DE-OS 2708 720), which had an anisotropic etching behavior with strong suppression of lateral etching and in which the substrates are located directly in the plasma zone, "However, such a reactor is much more expensive than a simple tubular reactor and also has a much lower absorption capacity of substrates.

I1Ur die plasmachemische Schicht ab scheidung v/erden die beschriebenen Rohrreaktoren nicht eingesetzt? da die in einfachen Reaktoren erfolgende starke Aktivierung der peripheren Bereiche eine starke Schichtabscheidung am Rande der Scheiben bewirkt, während die Abscheiderate zumI 1 Did the plasma-chemical layer deposition prevent the described tube reactors from being used? because the strong activation of the peripheral regions in simple reactors causes a strong layer deposition at the edge of the disks, while the deposition rate for the

2189 5 52189 5 5

Zentrum derselben stark abfällt.^Derartig ungleichmäßig beschichtete Substrate sind nicht weiterverwendbar. Reaktoren mit von der Plasmaregion räumlich getrennter Substratanordnung sind für die SchichtabScheidungen nicht verwendbar, weil auf dem Weg von der Anregung der Reaktionsgase im Plasmabereich bis zu den Substraten eine vorzeitige homogene Reaktion in der Gasphase stattfindet, die zur unerwünschten Partikelbildung und somit zur Qualitätsminderung der Schichten führt. Daher werden für die plasmachemische Schichtab scheidung aufwendige Pianarreaktoren eingesetzt (DE 2251571)* in denen Plasma- und Substratzone nicht voneinander getrennt sind. Diese haben den großen Nachteil, daß nur eine geringe Stückzahl von Substratscheiben auf der Planarelektrode Platz finden.Center of the same drops sharply. ^ Such unevenly coated substrates are not reusable. Reactors with spatially separated substrate arrangement from the plasma region are not suitable for the SchichtabScheidungen, because on the way from the excitation of the reaction gases in the plasma region to the substrates, a premature homogeneous reaction takes place in the gas phase, which leads to undesirable particle formation and thus to a reduction in quality of the layers , Therefore elaborate Pianarreaktoren be used for the plasmachemical Schichtab divorce (DE 2251571) * in which plasma and substrate zone are not separated. These have the great disadvantage that only a small number of substrate disks can be accommodated on the planar electrode.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine große Stückzahl Substrate auf ökonomische Weise plasmachemisch zu beschichten oder plasmachemisch zu ätzen.The aim of the invention is to plasma-chemically coat a large number of substrates in an economical manner or etch plasmachemisch.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrreaktor so zu gestalten, daß scheibenförmige Substrate gleichmäßig mit dem Plasma eines Reaktionsgases beaufschlagt werden und eine plasmachemische Schichtabscheidung oder plasmaciiemische Ätzung über die gesamte Substratfläche gleichmäßig erfolgt.The invention has for its object to design a tubular reactor so that disk-shaped substrates are uniformly applied to the plasma of a reaction gas and a plasma-chemical layer deposition or plasmaciiemische etching is uniform over the entire substrate surface.

Die Aufgabe schließt ein vorteilhaftes Arbeitsverfahren zur Betreibung des Rohrreaktors ein. Erfindiingsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Substrathalterung aus einem elektrisch leitenden Material besteht und mit einen Ausgang eines HF-Generators verbunden ist. Dadurch befinden sich alle auf der Substrat-The object includes an advantageous working method for operating the tubular reactor. Erfindiingsgemäß the object is achieved in that the substrate holder consists of an electrically conductive material and is connected to an output of an RF generator. As a result, all are located on the substrate

-4- 218955-4- 218955

halterung parallel und im gleichen Abstand zueinander angeordneten Substrate auf gleichem HP-Potential. Die Substrate sind auf der gesamten Länge, in der sie im Rohrreaktor angeordnet sind$ von einer gegenüber der Stibstrathalterung isolierten und mit dem anderen Ausgang des HF-Generators verbundenen zylinderförmigen Elektrode umgeben«, - -bracket parallel and equidistantly spaced substrates at the same HP potential. The substrates are for the entire length, in which they are arranged in the tube reactor surrounded by a $ opposite the Stibstrathalterung isolated and connected to the other output of the RF generator cylindrical electrode, "- -

Erfindinigsgemäß ist zwischen dem aus einem Isoliermaterial bestehenden Außenrohr des Rohrreaktors und der Substrataiifnahme ein perforierter Ketallzylinder als zylinder förmige Elektrode angeordnet, wobei zwischen Außenrohr und zylinderf b'rmige Elektrode die Gas zu- und Gasabführung angeordnet sind*According to the invention, a perforated Ketallzylinder is arranged as a cylindrical electrode between the existing of an insulating material of the outer tube of the tube reactor and the Substratatziifnahme, between the outer tube and cylindrical b'rmige electrode, the gas supply and gas discharge are arranged *

Eine weitere Ausführungenorm besteht darin, daß die Gas-ζτι~ und Gasabführung innerhalb der zylinderförmigen Metallelektrode angeordnet sind. Dabei befinden sich vorzugsweise das Gaszu- und Gasabführungsrohr auf dem gleichen Potential wie die zylinderförmige Elektrode, die den SubBtratstapel umgibt.Another embodiment is that the gas-ζτι ~ and gas discharge are arranged within the cylindrical metal electrode. In this case, preferably the gas supply and gas discharge tube are at the same potential as the cylindrical electrode which surrounds the sub B stot stack.

Vorteilhafterweise ist die Gaszu- und Gasabführung in die zylinderförmige Elektrode integriert» Vorzugsweise besteht diese aus einem doppelwandigen topfförmigen Zylinder, dessen Innenwand mit Gasein- und Gasaustrittsöffnungen versehen ist,Advantageously, the Gaszu- and gas discharge is integrated into the cylindrical electrode. Preferably, this consists of a double-walled cup-shaped cylinder whose inner wall is provided with gas inlet and gas outlet openings,

Ferner sieht die Erfindung vor, daß das Außenrohr des Rohrreaktors aus Metall oder aus einem anderen leitfähigen Material besteht und durch Anschluß an einem Ausgang des EF-Generators als zylinderf örmige Elektrode ausgebildet ist, in der die mit dem anderen Ausgang des EF-Gene-.rators in Wirkungsverbindung stehende Sub εtrathalterung angeordnet ist» Zur Sicherheit des Bedienungspersonals ist dabei die zylinderförmige Elektrode mit dem MassepotentiaX des HP-Generators verbunden.Furthermore, the invention provides that the outer tube of the tubular reactor is made of metal or of another conductive material and is formed by connection to an output of the EF generator as a cylindrical electrode in which the with the other output of the EF genes. For the safety of the operating personnel, the cylindrical electrode is connected to the ground potentiometer X of the HP generator.

Zur Verbesserung der G3.eichmäßigkeit der Substratbearbeitung ist die Substrathalterung drehbar im Rohrreaktor angeordnet=To improve the G3.eichmäßigkeit the substrate processing, the substrate holder is rotatably arranged in the tubular reactor =

-5- 218955-5- 218955

Zur Erhöhung der Produktivität des Rohrreaktors sind die Substrate erfindungsgemäß paarweise mit den nicht zu bearbeitenden Flächen direkt aneinander liegend parallel und im gleichen Abstand zueinander in der Substrathalterung angeordnet. Eine erhebliche Vereinfachung der Gaszu- und Gasabführung ergibt sich, wenn die Substrate mit ihrer Plächennormalen senkrecht zur Rohrlängsachse im Rohrreaktor angeordnet sind.To increase the productivity of the tubular reactor, the substrates according to the invention in pairs with the non-machined surfaces are arranged directly adjacent to each other in parallel and at the same distance from each other in the substrate holder. A considerable simplification of the gas supply and gas removal results when the substrates are arranged with their normal to normal to the tube longitudinal axis in the tubular reactor.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Rohrreaktors zeichnet sich dadurch aus, daß ein Gasstrom in die von 4f5 - 20 mm gewählten Zwischenräume der Substrate so gerichtet wird, daß er den Substratstapel quer durchströmt und sich im Reaktionsrohr ein Druck im Bereich von 0,01 - 1 KPa aufbaut. Der Abstand der zylinderförmigen Elektrode zur peripheren Begrenzung der Substrate bzw. Substrathalterung wird größer als der Abstand der Substrate zueinander gehalten. Zur Erzeugung eines intensiven und gleichmäßigen Plasmas zwischen den Substraten, werden diese mit einer HF-Energiedichte im Bereich vonThe inventive method for operating the tubular reactor is characterized by the fact that a gas flow in the 4 f 5 - 20 mm selected interstices of the substrates is directed so that it flows through the substrate stack across and in the reaction tube, a pressure in the range of 0.01 - build up 1 KPa. The distance between the cylindrical electrode and the peripheral boundary of the substrates or substrate holder is kept greater than the distance between the substrates. To produce an intense and uniform plasma between the substrates, they are at an RF energy density in the range of

ρ .ρ.

0,1 - 0,5 W/cm Scheibenoberfläche beaufschlagt.0.1 - 0.5 W / cm disk surface applied.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß eine hochqualitative Schichtabscheidung oder Schichtätzung in einfachen, von außen in üblicher Weise wahlweise beheizbaren Rohrreaktoren durchgeführt werden kann, was vorher nur in auf v/endigen Pianarreaktoren möglich war. Ferner übertrifft die Produktivität der erfindungsgemäß ausgestalteten Rohrreaktoren die von Pianarreaktoren auf Grund der stapeiförmigen Anordnung der Substrate und der damit verbundenen maximalen Nutzung des Reaktionsraumes wesentlich..The advantages of the solution according to the invention are that a high-quality layer deposition or layer etching can be carried out in simple, externally customarily heatable tubular reactors, which previously was only possible in v / end pianarreactors. Furthermore, the productivity of the tube reactors designed according to the invention substantially exceeds that of pianarreactors due to the stack-shaped arrangement of the substrates and the associated maximum utilization of the reaction space.

Bei der Schichtabscheidung ist es weiter von großem Vorteil, daß die Substratheizung außerhalb des Reaktionsrohres untergebracht werden kann. Dieses Prinzip ist in den weit verbreiteten Hiederdruck-CVD-Anlagen (LPCVD-Anlagen) verwirklicht. Diese Anlagen können auf einfache Weise durch Nachrüstung mit den erfindungsgemäßen Merk-In the case of layer deposition, it is also of great advantage that the substrate heating can be accommodated outside the reaction tube. This principle is realized in the widely used low pressure CVD (LPCVD) systems. These systems can be easily retrofitted with the features according to the invention.

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malen' zu leistungsfähigen Rohrreaktoren zur plasmachemischen Schichten scheidung bzw* Schichtätzung umgerüstet werden*paint 'to efficient tube reactors for plasma-chemical layer separation or * layer etching to be converted *

Ausführungsb e ispieIeExample of execution

Die Erfindung soll an Hand von vier Torrichtungsbeispielen und einem Verfahrensbeispiel zum Betreiben des Rohrreaktors näher erläutert werden« In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to four Torrichtungsbeispielen and a method example for operating the tubular reactor «In the drawing shows

!'ig* 1 einen Rohrreaktor mit perforierter zylinderförmiger Elektrode 1 a tubular reactor with a perforated cylindrical electrode

Fig* 2 einen Rohrreaktor mit Zylinderelektrode Figo 3 einen Rohrreaktor mit doppelwandigerFig * 2 a tubular reactor with cylindrical electrode Figo 3 a tubular reactor with double-walled

Zylinderelektrode 3?igc 4 eine vertikal aufgebaute Ätzvorrichtung mit Ketallaußenrohr als RohrreaktorCylindrical electrode 3 igc 4 a vertically constructed etching device with Ketallaußenrohr as a tubular reactor

In 3?ig«' 1 ist ein Rohrreaktor zur Abscheidung ron Schichten dargestellt«. Die in den Rohrreaktor ein- und ausfahrbare Substrathalterung 2 besteht aus einem elektrisch leitenden Material und ist mit einen Ausgang des HF-Generators 4 verbunden«, Die mit Substraten 1 bestückte Substrathalterung 2 ist in dem aus Isoliermaterial bestehenden Aufienrohr 3 des Rohrreaktors mittels Gegenlager 9 drehbar gelagert« Eine gegenüber der Substrathalterung 2 isoliert angeordnete perforierte zylinderfb'rmige Elektrode 12 ist mittels Abstandsringen 13 Im Außenrohr 3 befestigt und umgibt die Substrathalterung 2 auf der gesamten mit Substraten bestückten lange«, Die Elektrode 12 ist mit dem anderen Ausgang des HP-Generators 4 verbunden· Der Anschluß des HP»Generators 4 an die Substrathalterung 2 erfolgt über die HF-Drehdurchführung 6. Die Zylinderelek« troae 12 befindet sich auf Massepotential. Das Gaszuführungsrohr 7 und das Gasabführungsrohr 8 sind zwischen perforierter Elektrode 12 und dem Außenrohr 3 angeordnet«In three thirty "'1 a tubular reactor for depositing layers ron is shown." The substrate holder 2, which can be retracted and extended into the tube reactor, consists of an electrically conductive material and is connected to an output of the HF generator 4. The substrate holder 2 equipped with substrates 1 is rotatable in the insulating tube 3 of the tube reactor by means of an abutment 9 stored "A insulated from the substrate holder 2 arranged perforated zylinderfb'rmige electrode 12 is secured in the outer tube 3 by means of spacer rings 13 and surrounds the substrate holder 2 on the entire loaded with substrates long," the electrode 12 is connected to the other output of the HP generator 4 · The HP generator 4 is connected to the substrate holder 2 via the HF rotary feedthrough 6. The cylinder electrode 12 is at ground potential. The gas supply pipe 7 and the gas discharge pipe 8 are arranged between the perforated electrode 12 and the outer pipe 3 «

2189 5 52189 5 5

Das Außenrohr 3 ist von einer Heizung 5 umgeben. Arn Rohrreaktor ist eine Absaugleitung 10 durch ein Gewindeflansch 11 angeschlossen.The outer tube 3 is surrounded by a heater 5. Arn tube reactor is connected to a suction line 10 by a threaded flange 11.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 2 ist bei sonst gleicher Anordnung die perforierte Elektrode 12 durch eine Zylinderelektrode 14 ersetzt und die Gasführung verändert. Das Gaszuführungsrohr 7 liegt innerhalb der Zylinderelektrode 14, die auf der gegenüberliegenden Seite einen Gasauslaßschlitz 15 besitzt. Die hintere Stirnseite der Zylinderelektrode 14 ist verschlossen, damit sich die gewünschte Strömungsrichtung quer durch den Substratstapel einstellt*In the embodiment according to Pig. 2, the perforated electrode 12 is replaced by a cylinder electrode 14 and changed the gas flow with otherwise the same arrangement. The gas supply pipe 7 is located inside the cylinder electrode 14 having a gas exhaust port 15 on the opposite side. The rear end face of the cylinder electrode 14 is closed, so that the desired flow direction is set transversely through the substrate stack *

Im Ausführungsbeispiel gemäß Pig, 3 ist eine doppelwandige topfförmige Zylinderelektrode 16 mittels isolierenden Ab Standsringen 17 im Außenrohr 3 angeordnet. Die Gaszu- und Gasabführung ist in die Zylinderelektrode 16 integriert. Die eine Hälfte des Raumes zwischen den Wänden der doppelwandigen Zylinderelektrode 16 dient der Gaszuführung, während durch die andere das Gas abgeführt wird. Die Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnungen sind flächenförmig über jeweils einen Halb zylinder, der Zylinderelektrode 16 verteilt, dadurch erfolgt eine gleichmäßige Beschichtung der Substrate, so daß auf eine Substratbewegung verzichtet v/erden kann· Hierbei ergibt sich eine einfache HP-Durchführung 1.8 für diesen Rohrreaktor.In the embodiment according to Pig, 3 a double-walled cup-shaped cylinder electrode 16 is arranged by means of insulating Ab stationary rings 17 in the outer tube 3. The gas supply and gas discharge is integrated into the cylinder electrode 16. One half of the space between the walls of the double-walled cylinder electrode 16 is the gas supply, while the gas is discharged through the other. The gas inlet and gas outlet openings are planar over a respective half cylinder, the cylinder electrode 16 distributed, thereby uniform coating of the substrates, so that waives a substrate movement v / ground · This results in a simple HP implementation 1.8 for this tube reactor.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 4 ist eine vertikal aufgebaute Ätzvorrichtung dargestellt. Das Außenrohr 3 des Rohrreaktors besteht aus Metall und ist gleichzeitig als Zylinderelektrode ausgebildet und mit dem Massepotential des HP-Generators 4 verbunden. Die Gaszu- und Gasabführung erfolgt über am Rohrreaktor außen angeordnete Wirbelkammern 19.In the embodiment according to Pig. 4, a vertically constructed etching apparatus is shown. The outer tube 3 of the tubular reactor is made of metal and is simultaneously formed as a cylindrical electrode and connected to the ground potential of the HP generator 4. The gas supply and gas discharge via the tube reactor outside arranged vortex chambers 19th

Die Substrate 1 sind bei allen Ausführungsbeispielen in der Substrathalterung 2 parallel und im gleichen Abstand zueinander mit der Plächennormalen parallel zur Rohrlängsachse angeordnet. Zur besseren Ausnutzung des Reak-The substrates 1 are arranged parallel to the tube longitudinal axis in all embodiments in the substrate holder 2 and at the same distance from each other with the normal to the plane. For better utilization of the reaction

- β - 21Sf5- β - 21Sf5

torräumes können die Substrate 1 auch paarweise mit den nicht zu bearbeitenden Flächen direkt aneinander liegend auf gleicher Weise in der Substrathalterung 2 angeordnet werden.torräumes the substrates 1 can also be arranged in pairs in the same manner in the substrate holder 2 with the non-processed surfaces directly to each other.

Eine weitere in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit der Substratanordnung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Substrate mit ihrer Flächennormalen senkrecht zur Rohrlängsachse im Rohrreaktor angeordnet werden. Hierbei ergibt sich ein sehr geringer Aufwand für die Gaszu- und Gasabführung im Rohrreaktor«Another possibility not shown in the drawing, the substrate arrangement according to the invention is that the substrates are arranged with their surface normal to the tube longitudinal axis in the tube reactor. This results in a very low cost for the gas supply and gas removal in the tubular reactor «

Zum Betreiben des Rohrreaktors wird der Gasstrom des je-· v/eiligen Reaktionsgases in die von 4*5 - 20 mm gewählten Zwischenräume der Substrate so gerichtet, daß er den Substratstapel quer durchströmt und sich dabei im Reaktionsrohr ein Druck im Bereich von 0,01 - 0,5 KPa aufbaut. Der Abstand der zylinderförmigen Elektrode zur peripheren Begrenzung der Substrate bzw« Substrathalterung wird größer als der Abstand der Substrate zueinander gehalten« Zur Erzeugung eines intensiven und gleichmäßigen Plasmas zwischen den Substraten werden diese mit einer HF-Energiedichte im Bereich von 0,1 - 0,5 W/cm" Scheibenoberfläche beaufschlagt.To operate the tubular reactor, the gas stream of the respective reaction gas is directed into the interspaces of the substrates selected by 4 * 5 - 20 mm, so that it flows transversely through the substrate stack and thereby in the reaction tube a pressure in the range of 0.01 - Builds up 0.5 KPa. The distance of the cylindrical electrode to the peripheral boundary of the substrates or "substrate holder is kept larger than the distance of the substrates to each other." To produce an intense and uniform plasma between the substrates, these are having an RF energy density in the range of 0.1-0.5 W / cm "disk surface applied.

Unter diesen Bedingungen bildet sich über die gesamte Scheibenoberfläche - und nur dort - ein gleichmäßiges, intensives Plasma aus, was in Verbindung mit der kurzen Gasführung quer durch den Substratstapel zu einer gleichmäßigen Bearbeitung (Atzung oder Beschichtung) der gesamten Scheibencharge führteUnder these conditions, a uniform, intense plasma is formed over the entire wafer surface - and only there - which, in conjunction with the short gas flow across the substrate stack, resulted in uniform processing (etching or coating) of the entire wafer charge

Claims (11)

Erfindungsanspruch.Invention claim. 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrom in die von 4,5 -' 20 mm gewählten Zwischenräume der Sub-1 to 10, characterized in that a gas stream in the selected from 4.5 to '20 mm spaces of sub- 1. Bohrreaktor zur plasmachemischen Dampfphasenabscheidung und zum Plasmaätzen, der im wesentlichen aus einem wahlweise beheizbaren mit einer Gaszu- und Gasableitimg sowie mit Anschlüssen für die zur Plasmaerzeugung notwendigen Hochfrequenzenergie versehenen Rohr besteht, in dem eine ein- und ausfahrbare Substrathalterung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung aus einem elektrisch leitenden Material besteht und mit einen Ausgang eines HF-G-eaerators verbunden ist, so daß sich alle auf der Substrathalterung parallel und im gleichen Abstand zueinander angeordneten Substrate auf gleichem HP-Potential befinden und daß diese in der gesamten Länge, in der iia Bohrreaktor Substrate angeordnet sind, von einer gegenüber eier Substrathalterung isolierten und mit dem anderen Ausgang des HP-Generators verbundenen zylinderförmigen Elektrode umgeben sind.1. drilling reactor for plasma chemical vapor deposition and plasma etching, which consists essentially of an optionally heatable with a Gaszu- and Gasableitimg and provided with connections for the necessary for plasma generation radio frequency energy tube in which a retractable and extendable substrate holder is arranged, characterized that the substrate holder consists of an electrically conductive material and is connected to an output of an HF-G-eaerators, so that all parallel to the substrate holder and at the same distance from each other arranged substrates are at the same HP potential and that these in the entire length in which iia Bohrreaktor substrates are arranged, from a substrate substrate with respect to each other isolated and connected to the other output of the HP generator cylindrical electrode are surrounded. 2. Bohrreaktor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem aus einem Isoliermaterial bestehenden Außenrohr des Rohrreaktors und der Substrataufnahme ein perforierter Metallzylinder als zylinderförmige Elektrode angeordnet ist, wobei zwischen Außenrohr und zylinderförmiger Elektrode die Gaszu- und Gasabführung angeordnet ist·2. drilling reactor according to item 1, characterized in that between the existing of an insulating outer tube of the tubular reactor and the substrate receiving a perforated metal cylinder is arranged as a cylindrical electrode, wherein between the outer tube and the cylindrical electrode Gaszu- and gas discharge is arranged · 3. Rohrreaktor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Elektrode aus einem Metallzylinder besteht und die Gaszu- und Gasabführung innerhalb der zylinderförmigen Elektrode angeordnet ist.3. tubular reactor according to item 1 and 2, characterized in that the cylindrical electrode consists of a metal cylinder and the Gaszu- and gas discharge is disposed within the cylindrical electrode. 4» Rohrreaktor nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszu- und Gasabführung in der zylinderförmigen Elektrode integriert ist.4 »tubular reactor according to item 1 to 3, characterized in that the Gaszu- and gas discharge is integrated in the cylindrical electrode. it ei ςit ei ς 5» Rohrreaktor nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Elektrode aus einer doppelwandigen mit Gasein» und Gasaustrittsöffnungen versehenen topfförmigen Elektrode besteht*5 »tubular reactor according to item 4, characterized in that the cylindrical electrode consists of a double-walled cup-shaped electrode provided with gas inlet and gas outlet openings * 6. Rohrreaktor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr des Rohrreaktors aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material "besteht und durch Anschluß an einem Ausgang des HF-Generators als zylinderförmige Elektrode ausgebildet ist, in der die mit dem anderen Ausgang des HF-Generators in Wirkungsverbindung stehende Substrathalterung isoliert angeordnet ist«6. tubular reactor according to item 1, characterized in that the outer tube of the tubular reactor made of metal or another conductive material "and is formed by connection to an output of the RF generator as a cylindrical electrode in which the other output of the HF Generator in operative connection substrate holder is arranged isolated « 7« Rohrreaktor nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathalterung drehbar im Rohrreaktor angeordnet ist.7 «tubular reactor according to item 1 to 6, characterized in that the substrate holder is rotatably disposed in the tubular reactor. 8. Rohirreaktor nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Elektrode mit dem Massepotential des KP-Generators verbunden ist.8. Rohirreaktor according to item 1 to 7, characterized in that the cylindrical electrode is connected to the ground potential of the KP generator. 9. Rohrreaktor nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate paarweise mit den nicht zu bearbeitenden Flächen direkt aneinander liegend parallel und im gleichen Abstand zueinander in der Sub~ strathalterung angeordnet sind.9. tubular reactor according to item 1 to 8, characterized in that the substrates are arranged in pairs with the non-machined surfaces directly adjacent to each other in parallel and at the same distance from each other in the sub strate holder. 10. Rohrreaktor nach Punkt 1 bis 9? dadurch gekennzeichnet» daß die Substrate mit ihrer IT'lächennormalen senkrecht zur Rohrlängsachse im Rohrreaktor angeordnet sind ·10. Pipe reactor according to items 1 to 9? characterized in that the substrates are arranged with their IT-normal normal to the tube longitudinal axis in the tubular reactor · 11. Verfahren zum Betreiben des Rohrreaktors nach Punkt11. Method for operating the tubular reactor by item - 11 - 21 8955- 11 - 21 8955 strate so gerichtet wird, daß er den Substratstapel quer durchströmt und sich dabei im Reaktionsrohr ein Druck im Bereich von 0,01 - 1 KPa aufbaut, wobei der Abstand der zylinderförmigen Elektrode zur peripheren Begrenzung der Substrate bzw. Substrathalterung größer als der Abstand der Substrate zueinander gehalten wird und zur Erzeugung eines intensiven und gleichmäßigen Plasmas zwischen den Substraten werden diese mit einer HF-Energiedichte im Bereich von 0,1 - 0,5 W/cm Scheibenoberfläche beaufschlagt.strate is directed so that it flows through the substrate stack across and thereby builds up a pressure in the range of 0.01 - 1 KPa in the reaction tube, wherein the distance of the cylindrical electrode to the peripheral boundary of the substrate or substrate holder is greater than the distance of the substrates to each other and to produce an intense and uniform plasma between the substrates, they are exposed to an RF energy density in the range of 0.1-0.5 W / cm of wafer surface. Hierzu JL-Seiten ZeichnungenFor this JL pages drawings
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