DE102011015263B4 - Apparatus and method for treating substrates - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zum Behandeln von Substraten (2), die folgendes aufweist: ein Gehäuse (3), das eine Prozesskammer (8) umgibt; wenigstens eine Substrataufnahme (10) in dem Gehäuse (3); eine rohrförmige, erste Mikrowellenelektrode (30) zum Erzeugen eines Plasmas, wobei eine Rohrachse der ersten Mikrowellenelektrode (30) auf die Substrataufnahme (10) gerichtet ist; eine Bewegungseinheit, welche die erste Mikrowellenelektrode (30) trägt und geeignet, ist die erste Mikrowellenelektrode (30) so zu bewegen, dass die Rohrachse die Substrataufnahme (10) überstreicht; eine erste Gasführung (42) mit einem ersten Auslass, der sich in die erste Mikrowellenelektrode (30) öffnet und auf die Substrataufnahme (10) gerichtet ist; eine zweite Gasführung (40), die die erste Gasführung (42) wenigstens teilweise umgibt und einen zweiten Auslass aufweist, der koaxial zum ersten Auslass ausgerichtet ist, wobei die erste und zweite Gasführung (42, 40) mit der Bewegungseinheit verbunden sind, um gemeinsam mit der ersten Mikrowellenelektrode (30) bewegt zu werden, und wobei die erste und zweite Gasführung (42, 40) mit unterschiedlichen Gasquellen verbindbar sind; und wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode (50), wobei die wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode (50) und/oder die Substrataufnahme (10) bewegbar sind, um ein auf der Substrataufnahme (10) befindliches Substrat (2) in einem Wirkbereich der wenigstens einen zweiten Mikrowellenelektrode (50) oder außerhalb des Wirkbereichs anzuordnen.Device (1) for treating substrates (2), comprising: a housing (3) which surrounds a process chamber (8); at least one substrate receptacle (10) in the housing (3); a tubular, first microwave electrode (30) for generating a plasma, a tube axis of the first microwave electrode (30) being directed towards the substrate receptacle (10); a movement unit which carries the first microwave electrode (30) and is suitable for moving the first microwave electrode (30) such that the tube axis sweeps over the substrate holder (10); a first gas guide (42) with a first outlet which opens into the first microwave electrode (30) and is directed towards the substrate holder (10); a second gas guide (40) that at least partially surrounds the first gas guide (42) and has a second outlet that is aligned coaxially with the first outlet, the first and second gas guides (42, 40) being connected to the moving unit to collectively to be moved with the first microwave electrode (30) and wherein the first and second gas guides (42, 40) can be connected to different gas sources; and at least one second microwave electrode (50), the at least one second microwave electrode (50) and / or the substrate holder (10) being movable around a substrate (2) located on the substrate holder (10) in an effective range of the at least one second microwave electrode (50) or outside the effective range.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten, insbesondere unter Einbeziehung eines Mikrowellenplasmas.The present invention relates to an apparatus and a method for treating substrates, in particular involving a microwave plasma.
In der Halbleitertechnologie sowie der Mikro- und Nanosensorik ist es bekannt, epitaktische Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf Substraten abzuscheiden. Dies sollte möglichst bei niedriger Temperatur erfolgen, um die Eigenschaften des Grundsubstrats, auf dem die epitaktische Schicht abgeschieden werden soll, nicht zu beeinträchtigen. Die Substrate unterliegen üblicherweise bestimmten Temperaturbeschränkungen hinsichtlich der Temperaturbelastung, der ein Substrat ausgesetzt werden darf, ohne dass sich wesentliche Eigenschaftsänderungen des Substrats ergeben.In semiconductor technology as well as micro- and nano-sensors it is known to deposit epitaxial layers of different materials on substrates. This should preferably be done at low temperature in order not to affect the properties of the base substrate on which the epitaxial layer is to be deposited. The substrates are usually subject to certain temperature limitations with regard to the temperature load to which a substrate may be exposed without significant changes in the properties of the substrate.
Trotz dieser Temperaturbeschränkungen sind in der Vergangenheit unterschiedliche epitaktische Schichtbildungsprozesse bei erhöhten Temperaturen vorgeschlagen worden. Diese sind jedoch bei immer kleiner werdenden Strukturen auf Halbleitern, und insbesondere im Bereich der Mikro- und Nanosensorik problematisch, da die Strukturen durch die hohen Temperaturen erheblich beeinflusst werden können.Despite these temperature limitations, various epitaxial layering processes at elevated temperatures have been proposed in the past. However, these are problematic with ever smaller structures on semiconductors, and in particular in the field of micro- and nano-sensors, since the structures can be significantly influenced by the high temperatures.
Darüber hinaus ist es vor einem epitaktischen Schichtaufbau zweckmäßig, Oxide von der jeweiligen Substratoberfläche zu entfernen. Bei einem hierfür eingesetzten Verfahren wird das Substrat auf ungefähr 1000°C in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt, wodurch sich die Oxidreste von der Substratoberfläche lösen. Solche hohen Temperaturen sind jedoch wiederum, wie oben erwähnt, für die Substrateigenschaften problematisch.In addition, it is expedient to remove oxides from the respective substrate surface before an epitaxial layer structure. In a process used for this purpose, the substrate is heated to about 1000 ° C in a hydrogen atmosphere, whereby the oxide residues dissolve from the substrate surface. However, such high temperatures, as mentioned above, are again problematic for the substrate properties.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik hinsichtlich der epitaktischen Schichtbildung sowie der Reinigung von Substraten, liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Substraten vorzusehen, die bzw. das wenigstens eines der vorgenannten Probleme überwindet.Based on the described prior art with regard to the epitaxial layer formation and the cleaning of substrates, the present invention is therefore based on the object to provide an apparatus and a method for treating substrates, which overcomes at least one of the aforementioned problems.
Die
Die
Die
Aus der
Erfindungsgemäß sind Vorrichtungen zum Behandeln von Substraten nach Anspruch 1 und 2 sowie ein Verfahren zum Behandeln von Substraten nach Anspruch 17 vorgesehen.According to the invention devices for treating substrates according to
Die Vorrichtung zum Behandeln von Substraten weist ein Gehäuse auf, das eine Prozesskammer umgibt, sowie wenigstens eine Substrataufnahme in dem Gehäuse. Ferner ist eine rohrförmige, erste Mikrowellenelektrode zum Erzeugen eines Plasmas vorgesehen, wobei die Rohrachse auf die Substrataufnahme gerichtet ist, sowie eine Bewegungseinheit, welche die erste Mikrowellenelektrode oder die Substrataufnahme trägt und geeignet ist die erste Mikrowellenelektrode oder die Substrataufnahme so zu bewegen, dass die Rohrachse die Substrataufnahme überstreicht. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine erste Gasführung mit einem ersten Auslass auf, der sich in die erste Mikrowellenelektrode öffnet und der auf die Substrataufnahme gerichtet ist und eine zweite Gasführung, die die erste Gasführung wenigstens teilweise umgibt und einen zweiten Auslass aufweist, der koaxial zum ersten Auslass ausgerichtet ist. Wenn die Bewegungseinheit mit der ersten Mikrowellenelektrode verbunden ist, dann sind auch die erste und zweite Gasführung mit der Bewegungseinheit verbunden, um gemeinsam mit der ersten Mikrowellenelektrode bewegt zu werden. Die erste und zweite Gasführung sind mit unterschiedlichen Gasquellen beaufschlagbar. Ferner weist die Vorrichtung wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode auf, wobei die wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode und/oder die Substrataufnahme bewegbar ist/sind, um ein auf der Substrataufnahme befindliches Substrat in einem Wirkbereich der wenigstens einen zweiten Mikrowellenelektrode oder außerhalb des Wirkbereichs anzuordnen. Eine solche Vorrichtung ist in der Lage, innerhalb der ersten Mikrowellenelektrode ein Plasma zu erzeugen, durch das zwei unterschiedliche Gasströme in koaxialer Ausrichtung zueinander hindurchgeleitet werden können, um beispielsweise einen Prozessgasstrahl aus Radikalen und Prekursorn, insbesondere einen Prozessgasstrahl aus Wasserstoff- oder Deuteriumradikalen und Prekursorgasen, wie beispielsweise SiH4, GeH4, PH3, B2H6, AsH3, Dichlorsilan, Trichlorsilan, NH3 und ähnlichen zu bilden. Dieser Radikalenstrahl mit Prekursorgasen ist geeignet für eine epitaktische Schichtbildung auf einem Substrat, und zwar selbst bei niedrigen Temperaturen von beispielsweise 400°C, im Vergleich zu Hochtemperaturabscheidungsprozessen.The device for treating substrates has a housing which surrounds a process chamber and at least one substrate receptacle in the housing. Further, a tubular, first microwave electrode for generating a plasma is provided, wherein the tube axis is directed to the substrate holder, and a moving unit which carries the first microwave electrode or the substrate holder and is adapted to move the first microwave electrode or the substrate holder so that the tube axis sweeps over the substrate holder. In addition, the device has a first gas guide with a first outlet which opens into the first microwave electrode and which is directed onto the substrate holder and a second gas guide, which is the first At least partially surrounds the gas guide and having a second outlet, which is aligned coaxially with the first outlet. When the moving unit is connected to the first microwave electrode, the first and second gas guides are also connected to the moving unit so as to be moved together with the first microwave electrode. The first and second gas guide can be acted upon by different gas sources. Furthermore, the device has at least one second microwave electrode, wherein the at least one second microwave electrode and / or the substrate holder is / is movable in order to arrange a substrate located on the substrate holder in an effective range of the at least one second microwave electrode or outside the effective range. Such a device is able to generate within the first microwave electrode a plasma through which two different gas streams can be passed in coaxial alignment with each other, for example a process gas jet of radicals and precursor, in particular a process gas jet of hydrogen or deuterium radicals and precursor gases, such as SiH 4 , GeH 4 , PH 3 , B 2 H 6 , AsH 3 , dichlorosilane, trichlorosilane, NH 3 and the like. This precursor gas radical beam is capable of epitaxial film formation on a substrate, even at low temperatures of, for example, 400 ° C, as compared to high temperature deposition processes.
Da solche Prozesse üblicherweise im Unterdruck stattfinden, ist es von Vorteil, die Prozesskammer innerhalb des Gehäuses möglichst klein zu halten. Daher weist das Gehäuse bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Durchgangsöffnung in einer Gehäusewand auf und die erste Mikrowellenelektrode ist derart außerhalb des Gehäuses angeordnet, dass die Rohrachse durch die Durchgangsöffnung hindurch auf die Substrataufnahme gerichtet ist. Eine Abdichtung zur Umgebung wird durch eine Balgeneinheit, insbesondere in der Form eines Federbalgs vorgesehen, die sich zwischen der Gehäusewand und der ersten Mikrowellenelektrode bzw. der die erste Mikrowellenelektrode tragenden Bewegungseinheit erstreckt. Hierdurch kann die Prozesskammer bzw. der Prozessraum klein gehalten werden, da die Bewegung der ersten Mikrowellenelektrode außerhalb der eigentlichen Prozesskammer stattfinden kann.Since such processes usually take place under reduced pressure, it is advantageous to keep the process chamber within the housing as small as possible. Therefore, in one embodiment of the invention, the housing has a passage opening in a housing wall, and the first microwave electrode is arranged outside the housing such that the tube axis is directed through the passage opening onto the substrate receptacle. A seal to the environment is provided by a bellows unit, in particular in the form of a bellows, which extends between the housing wall and the first microwave electrode or the movement unit carrying the first microwave electrode. As a result, the process chamber or the process chamber can be kept small, since the movement of the first microwave electrode can take place outside the actual process chamber.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode zwischen einer Einsatzposition oberhalb der Substrataufnahme und einer Ruheposition beabstandet zur Substrataufnahme bewegbar. Die zweite Mikrowellenelektrode ist in ihrer Position oberhalb der Substrataufnahme geeignet, ein Mikrowellenplasma in der Nähe der Scheibe zu erzeugen, und zwar insbesondere ein hochdichtes Wasserstoffplasma (mit hoher Ionendichte), das geeignet ist Oxidreste von der Substratoberfläche zu entfernen. Dies ist wiederum auch bei niedrigeren Temperaturen von beispielsweise 400°C, was üblicherweise als ein akzeptabler Temperaturbereich angesehen wird, möglich. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um die zweite Mikrowellenelektrode gegenüber einer Prozessgasatmosphäre in der Prozesskammer zu isolieren, wenn sie sich in der Ruheposition befindet. Die während einer epitaktischen Schichtbildung verwendeten Prozessgase könnten ansonsten auch eine Abscheidung auf der zweiten Mikrowellenelektrode bewirken, welche deren Einsatzfähigkeit beeinträchtigen können.In one embodiment of the invention, the at least one second microwave electrode is movable between an insertion position above the substrate receptacle and a rest position spaced from the substrate receiving. The second microwave electrode, in position above the substrate receptacle, is capable of generating a microwave plasma near the disc, in particular a high density (high ion density) hydrogen plasma capable of removing oxide residues from the substrate surface. This in turn is also possible at lower temperatures, for example 400 ° C, which is usually considered to be an acceptable temperature range. Preferably, means are provided to isolate the second microwave electrode from a process gas atmosphere in the process chamber when in the rest position. Otherwise, the process gases used during an epitaxial layer formation could otherwise cause deposition on the second microwave electrode, which may impair their usefulness.
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Mikrowellenelektrode und/oder die Substrataufnahme relativ zum anderen Element derart bewegbar, dass ein auf der Substrataufnahme befindliches Substrat aus dem Bereich der zweiten Mikrowellenelektrode in den Bereich der ersten Mikrowellenelektrode gelangen kann. Hierbei kann die zweite Mikrowellenelektrode beispielsweise wiederum zum Erzeugen eines Mikrowellenplasmas im Bereich der Substratoberfläche eingesetzt werden, um Oxid von der Oberfläche zu entfernen. Anschließend kann das derart vom Oxid befreite Substrat in den Bereich der ersten Mikrowellenelektrode gebracht werden, um einen epitaktischen Schichtbildungsprozess durchzuführen und zwar über eine Relativbewegung zwischen der Substrataufnahme und den Mikrowellenelektroden. Dadurch, dass die Einflussbereiche der zweiten Mikrowellenelektrode und der ersten Mikrowellenelektrode getrennt sind, ist eine Beschichtung der zweiten Mikrowellenelektrode in einem solchen Fall nicht zu befürchten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Substrataufnahme derart ausgebildet, dass sie eine Relativbewegung zu den Mikrowellenelektroden ausführen kann, um die oben beschriebene Relativbewegung vorsehen zu können. Die Mikrowellenelektroden können in diesem Fall stationär sein, oder sie können gegebenenfalls eine Hubbewegung relativ zur Substratauflage vorsehen. Vorzugsweise sind mehrere zweite Mikrowellenelektroden vorgesehen, die mit unterschiedlichen Abständen zur Substrataufnahme, insbesondere in Bewegungsrichtung der Substrataufnahme kleiner werdenden Abständen hierzu angeordnet sind.In one embodiment, the second microwave electrode and / or the substrate holder is movable relative to the other element such that a substrate located on the substrate holder can pass from the region of the second microwave electrode into the region of the first microwave electrode. In this case, for example, the second microwave electrode can again be used to generate a microwave plasma in the region of the substrate surface in order to remove oxide from the surface. Subsequently, the substrate thus freed from the oxide can be brought into the region of the first microwave electrode in order to carry out an epitaxial layer formation process via a relative movement between the substrate receptacle and the microwave electrodes. Because the areas of influence of the second microwave electrode and the first microwave electrode are separated, a coating of the second microwave electrode in such a case is not to be feared. In a preferred embodiment of the invention, the substrate holder is designed such that it can perform a relative movement to the microwave electrodes in order to provide the above-described relative movement can. The microwave electrodes may be stationary in this case, or they may optionally provide a lifting movement relative to the substrate support. Preferably, a plurality of second microwave electrodes are provided, which are arranged at different distances to the substrate holder, in particular in the direction of movement of the substrate receiving decreasing distances thereto.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Mikrowellenelektrode eine stabförmige Mikrowellenelektrode mit einem Innenleiter und einem koaxial hierzu angeordneten Außenleiter, die ein Mikrowelleneinspeisungsende und ein freies Ende aufweisen. Der Außenleiter besitzt einen Rohrbereich, der den Innenleiter über einen benachbart zum Mikrowelleneinspeisungsende liegenden Teilbereich entlang seiner Längsachse vollständig umschließt, sowie einen Öffnungsbereich, der in Richtung des freien Endes des Außenleiters eine größer werdende Öffnung vorsieht. Eine solche Mikrowellenelektrode erlaubt die Ausbildung eines gleichmäßigen Plasmas oberhalb eines zu behandelnden Substrats.According to one embodiment of the invention, the second microwave electrode is a rod-shaped microwave electrode having an inner conductor and an outer conductor arranged coaxially therewith, which have a microwave feed end and a free end. The outer conductor has a tube region which completely encloses the inner conductor along a longitudinal axis along a partial region adjacent to the microwave feed end, and an opening region which extends in the direction of the free end of the outer conductor provides a larger opening. Such a microwave electrode allows the formation of a uniform plasma above a substrate to be treated.
Dabei wird die Öffnung im Öffnungsbereich des Außenleiters vorzugsweise stetig und/oder stufig größer. Insbesondere ist es dabei auch möglich, dass sich stetige Bereiche und stufige Bereiche abwechseln. Der Wellenwiderstand steigt in der Öffnung an, wodurch eine Plasmazündung erschwert wird. Daher ist bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Plasmazündvorrichtung, insbesondere ein linearer Hertzscher Oszillator für die zweite Mikrowellenelektrode vorgesehen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verändern eines Abstands zwischen der Substrataufnahme und der ersten Mikrowellenelektrode und/oder der zweiten Mikrowellenelektrode vorgesehen. Diese kann beispielsweise eine Hubvorrichtung für die Substrataufnahme umfassen.In this case, the opening in the opening region of the outer conductor preferably becomes steadily and / or stepwise larger. In particular, it is also possible for continuous areas and stepped areas to alternate. The characteristic impedance increases in the opening, whereby a plasma ignition is difficult. Therefore, in one embodiment of the invention, a plasma ignition device, in particular a linear Hertzian oscillator for the second microwave electrode is provided. In one embodiment of the invention, a device is provided for varying a distance between the substrate receptacle and the first microwave electrode and / or the second microwave electrode. This may include, for example, a lifting device for the substrate holder.
Vorteilhafterweise ist auch wenigstens ein Hub-, Linear-, Schwenk- und/oder Drehbewegungsmechanismus für die Substrataufnahme vorgesehen, der eine entsprechende Bewegung bezüglich der ersten Mikrowellenelektrode oder der zweiten Mikrowellenelektrode bewirkt, um eine jeweilige Prozesshomogenisierung zu erreichen. Alternativ oder auch zusätzlich kann auch wenigstens ein entsprechender Mechanismus für die erste und/oder die wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode vorgesehen sein.Advantageously, at least one lifting, linear, pivoting and / or rotational movement mechanism for the substrate holder is provided, which causes a corresponding movement with respect to the first microwave electrode or the second microwave electrode in order to achieve a respective process homogenization. Alternatively or additionally, at least one corresponding mechanism may be provided for the first and / or the at least one second microwave electrode.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sieht die Bewegungseinheit eine kardanische Lagerung der ersten Mikrowellenelektrode vor, wodurch eine gleichförmige Überstreichung einer Substratoberfläche ermöglicht wird. Diese kann insbesondere auch durch eine Rotation der Substrataufnahme gefördert werden. Insbesondere kann aber auch die Substrataufnahme kardansich gelagert sein, wodurch ebenfalls eine gleichförmige Überstreichung einer Substratoberfläche durch die erste Mikrowellenelektrode unter einstellbarem Winkel ermöglicht wird.According to one embodiment of the invention, the moving unit provides a gimbal mounting of the first microwave electrode, thereby enabling a uniform sweep of a substrate surface. This can be promoted in particular by a rotation of the substrate holder. In particular, however, the substrate receptacle can also be mounted cardan-like, which likewise enables a uniform sweep of a substrate surface through the first microwave electrode at an adjustable angle.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine zweite Mikrowellenelektrode einen stabförmigen Innenleiter auf, der wenigstens teilweise radial von einem Außenleiter umgeben ist, der eine Öffnung zum Auskoppeln von Mikrowellen aufweist, die sich über wenigstens die gesamte Breite oder den Durchmesser eines zu behandelnden Substrats erstreckt.In one embodiment of the invention, the at least one second microwave electrode has a rod-shaped inner conductor which is at least partially radially surrounded by an outer conductor having an opening for coupling out microwaves, which extends over at least the entire width or the diameter of a substrate to be treated ,
Bei dem Verfahren zum Behandeln von Substraten wird ein Strahl eines Wasserstoff und/oder Deuterium enthaltenden Gases durch ein erstes, von einer ersten Mikrowellenelektrode erzeugtes Mikrowellenplasma, das vom zum behandelnden Substrat beabstandet ist, geleitet, um einen Strahl aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen zu bilden, der auf das zu behandelnde Substrat gerichtet ist. Ferner wird ein Strahl aus aus Prekusorgasen derart durch das Mikrowellenplasma geleitet, dass der Strahl aus Prekursorgasen von dem Strahl aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen umgeben ist, und sie einen gemeinsamen Prozessstrahl bilden, der auf das zu behandelnde Substrat gerichtet ist. Dieser Prozessstrahl wird über das zu behandelnde Substrat gestrichen, um eine epitaktische Schicht auf dem Substrat abzuscheiden, wobei das Überstreichen durch eine entsprechende Relativbewegung zwischen einer ersten Mikrowellenelektrode, die das erste Plasma erzeugt, und einer Substratauflage, auf dem sich das Substrat befindet, bewirkt wird. Vor dem Leiten von Prekursorgasen durch das erste Mikrowellenplasma wird ein zweites Mikrowellenplasma mittels wenigstens einer zweiten Mikrowellenelektrode, insbesondere ein Wasserstoff- und/oder Deuteriumplasma, benachbart zum behandelnden Substrat erzeugt, um hierüber Oxid von der Substratoberfläche zu entfernen.In the method of treating substrates, a jet of hydrogen and / or deuterium-containing gas is passed through a first microwave plasma generated by a first microwave electrode spaced from the substrate to be treated to produce a beam of hydrogen and / or deuterium radicals form, which is directed to the substrate to be treated. Further, a beam of precursor gases is passed through the microwave plasma such that the beam of precursor gases is surrounded by the beam of hydrogen and / or deuterium radicals and they form a common process beam directed at the substrate to be treated. This process beam is swept over the substrate to be treated to deposit an epitaxial layer on the substrate, wherein the sweeping is effected by a corresponding relative movement between a first microwave electrode which generates the first plasma and a substrate support on which the substrate is located , Before passing precursor gases through the first microwave plasma, a second microwave plasma is generated by means of at least one second microwave electrode, in particular a hydrogen and / or deuterium plasma, adjacent to the substrate to be treated in order to remove oxide therefrom from the substrate surface.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Mikrowellenelektrode, die das erste Plasma erzeugt gemeinsam mit Gaseinleitungsdüsen für Wasserstoff und/oder Deuterium enthaltendes Gas und Prekursorgasen bewegt. Das beschriebene Verfahren ermöglicht einen epitaktischen Schichtaufbau durch die Kombination eines Strahls aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen mit einem Strahl aus Prekursorgasen selbst bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 400°C. Für den epiktaktischen Schichtaufbau kann das Substrat in geeigneter Weise auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden. Eine solche Aufheizung des Substrats kann beispielsweise über eine Widerstandsheizung der Substrataufnahme und/oder auch über eine direkte Aufheizung des Substrats und/oder der Substrataufnahme mittels elektromagnetischer Strahlung, wie beispielsweise einer Heizlampe, erfolgen.In one embodiment of the invention, the microwave electrode generating the first plasma is moved together with gas introduction nozzles for hydrogen and / or deuterium-containing gas and precursor gases. The described method enables an epitaxial layer construction by combining a beam of hydrogen and / or deuterium radicals with a beam of precursor gases even at low temperatures in the range of 400 ° C. For the epicactic layer structure, the substrate can be suitably heated to the required temperature. Such heating of the substrate can be effected, for example, by resistance heating of the substrate receptacle and / or by direct heating of the substrate and / or substrate reception by means of electromagnetic radiation, such as a heating lamp.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird vor dem Leiten von Prekursorgasen durch das erste Mikrowellenplasma nur der Strahl aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen über das zu behandelnde Substrat bewegt, um es zu reinigen und/oder zu passivieren.According to one embodiment of the invention, prior to passing precursor gases through the first microwave plasma, only the beam of hydrogen and / or deuterium radicals is moved over the substrate to be treated to purify and / or passivate it.
Das obige Verfahren wird bevorzugt in einer Prozesskammer ausgeführt. Zusätzlich kann daher ein Verfahren zum Reinigen einer Prozesskammer vorgesehen sein, bei dem ein Strahl eines Fluor enthaltenden Gases, insbesondere NF3-Gas durch ein Mikrowellenplasma geleitet wird, um einen Strahl aus Fluorradikalen zu bilden, wobei der Strahl aus Fluorradikalen in die zu reinigende Prozesskammer gerichtet ist, wobei dieser Strahl aus Fluorradikalen über zu reinigende Bereiche der Prozesskammer bewegt wird. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise mit derselben Vorrichtung, die zuvor auch für den epitaktischen Schichtaufbau eingesetzt wird, eine einfache Reinigung der Prozesskammer erreichen. Nach dem Überstreichen des Strahls aus Fluorradikalen über zu reinigende Bereiche der Prozesskammer kann ein Strahl aus Wasserstoff und/oder Deuterium enthaltendem Gas durch das Mikrowellenplasma geleitet werden, um einen Strahl aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen zu bilden, wobei der Strahl aus Wasserstoff- und/oder Deuteriumradikalen in die Prozesskammer gerichtet ist, und über die zu reinigenden Bereiche der Prozesskammer bewegt wird. Hierdurch kann die Prozesskammer für nachfolgende epitaktische Schichtbildungsprozesse vorbereitet bzw. konditioniert werden. Nach einer solchen Reinigung der Prozesskammer kann sich vorteilhaft das zuvor beschriebene Verfahren zum Behandeln von Substraten anschließen.The above method is preferably carried out in a process chamber. In addition, therefore, a method of cleaning a process chamber may be provided in which a jet of fluorine-containing gas, in particular NF 3 gas, is passed through a microwave plasma to form a jet of fluorine radicals, the jet of fluorine radicals into the process chamber to be cleaned is directed, this jet of fluorine radicals over to be cleaned areas of the process chamber is moved. This can be easily with the same device, which is previously used for the epitaxial layer construction, achieve a simple cleaning of the process chamber. After sweeping the beam of fluorine radicals over regions of the process chamber to be cleaned, a jet of hydrogen and / or deuterium-containing gas can be passed through the microwave plasma to form a beam of hydrogen and / or deuterium radicals, the beam of hydrogen and / or deuterium radicals / or deuterium radicals is directed into the process chamber, and is moved over the areas to be cleaned of the process chamber. As a result, the process chamber can be prepared or conditioned for subsequent epitaxial layer formation processes. After such a cleaning of the process chamber may advantageously be followed by the method described above for the treatment of substrates.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. In the drawings shows:
Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten relativen Begriffe, wie ”z. B.”, ”links”, ”rechts”, ”über” und ”unter” beziehen sich auf die Zeichnungen und sollen die Anmeldung in keiner Weise einschränken, auch wenn sie bevorzugte Anordnungen zeigen können.The relative terms used in the following description, such as "z. B. "," left "," right "," above "and" below "refer to the drawings and are not intended to limit the application in any way, even though they may show preferred arrangements.
Die
Die Vorrichtung
Das Vakuumgehäuse
Unterhalb der Substrataufnahme
Das Vakuumgehäuse
In einer Seitenwand des Vakuumgehäuses
Die erste Mikrowellenplasmaanordnung
Die Trag- und Bewegungseinheit
Die Gaseinleitungseinheit
Das Innenrohr und das Außenrohr sind in geeigneter Weise mit unterschiedlichen Prozessgasen beaufschlagbar, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.The inner tube and the outer tube can be acted upon in a suitable manner with different process gases, as will be explained in more detail below.
Zwischen der Trag- und Bewegungseinheit
Die zweite Mikrowellenplasmaanordnung
Die Mikrowellenelektrode
Das Vakuumgehäuse
Benachbart zu der Öffnung
Innerhalb der Prozesskammer
Die zweite Mikrowellenplasmaanordnung
In der Prozesskammer
Der Betrieb der Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Die in den
Die rohrförmige Mikrowellenelektrode
Gleichzeitig oder auch anschließend wird durch die Mikrowellenelektrode
Anschließend wird die Mikrowellenelektrode
In der Mikrowellenelektrode
Anschließend wird das so beschichtete Substrat aus der Prozesskammer
Hierdurch kann eine Reinigung der Substrataufnahme und der Prozesskammer
Während der ganzen Zeit wird über die nicht näher dargestellte Unterdruckquelle die Gasatmosphäre innerhalb der Prozesskammer
Nach einer solchen Behandlung mit einem Strahl
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein.The invention has been described above with reference to preferred embodiments of the invention, without being limited to the specific embodiments shown.
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