-
GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Atomlagenabscheidung (ALD) und insbesondere bezieht sie sich auf einen Quarzkristall-Mikrowaagen-Aufbau für ALD-Systeme.
-
Die gesamte Offenbarung von einer Publikation oder einem Patentdokument, das erwähnt wird, wird durch Bezugnahme einbezogen.
-
HINTERGRUND
-
Atomlagenabscheidung (ALD) ist ein Verfahren zum Abscheiden eines Dünnfilms auf einem Substrat in einer sehr kontrollierten bzw. gesteuerten Art und Weise. Das Abscheidungsverfahren wird durch Verwenden von ein oder mehreren Chemikalien („Vorläufern”) in Dampfform und Umsetzen dieser aufeinanderfolgend und in selbst limitierender Art und Weise auf der Oberfläche des Substrats kontrolliert bzw. gesteuert. Das sequenzielle Verfahren wird wiederholt, um den Dünnfilm Schicht um Schicht aufzubauen, wobei die Schichten in atomarem Maßstab sind.
-
ALD wird verwendet, um eine große Vielzahl von Filmen, wie binäre, ternäre und quartäre Oxide für fortgeschrittene Gate- und Kondensatordielektrika genauso wie Verbindungen auf Metallbasis für Verschaltungsbarrieren und Kondensatorelektroden zu bilden. Ein Überblick des ALD-Verfahrens wird im
Artikel von George mit dem Titel „Atomic Layer Deposition: an Overview", Chem. Rev. 2010, 110, S. 111–113 (veröffentlicht im Internet am 20.11.2009) präsentiert. Das ALD-Verfahren wird ebenfalls im
US-Patent Nr. 7,128,787 beschrieben. Beispielhafte ALD-Systeme werden in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer US 2006/0021573 und der PCT-Veröffentlichung Nr.
WO 2015/080979 offenbart.
-
ALD-Filme werden typischerweise über eine ex-situ-Messung der abgeschiedenen Filmdicke unter Verwendung von beispielsweise Ellipsometrie oder anderen Techniken nach der Verarbeitung charakterisiert. Jedoch waren in-situ-Film-Charakterisierungstechniken im Allgemeinen bevorzugter, weil sie im Wesentlichen Realzeit-Wachstumsinformationen über das ALD-Verfahren liefern können.
-
Quarzkristall-Mikrowaagen (QCMs) wurden eingesetzt, um das Filmwachstum in einer Vielzahl von Dünnfilmabscheidungssystemen und insbesondere physikalischen Dampfabscheidungs-(PVD)-Systemen zu messen. Einige Versuche wurden unternommen, QCMs auf ALD-Systeme anzuwenden. Unglücklicherweise gibt es bis heute kein wirklich geeignetes kommerzielles QCM. Dies liegt zum großen Teil an den technischen Schlüsselanforderungen, die der ALD- und QCM-Technologie inhärent sind. Beispielsweise bezieht sich eine technische Herausforderung auf die kleinen Abscheidungsraten von ALD, die typischerweise im Bereich von 0,1 nm bis 10 nm/min liegen. Obwohl die Auflösung eines QCM so gering wie 0,01 nm sein kann, ist der Einfluss von Störungen auf die Kristallresonanzfrequenz sehr viel schwerwiegender als bei einem anderen Filmabscheidungsverfahren mit größeren Abscheidungsraten, wie PVD.
-
Eine weitere technische Herausforderung ist die thermische Natur der ALD. ALD verwendet typischerweise Temperaturen im Bereich von 50°C bis 350°C. Da die QCM-Messung temperaturabhängig ist, muss die QCM thermisch stabil sein.
-
Eine zusätzliche Herausforderung bezieht sich auf den hohen Grad an Konturtreue des ALD-Verfahrens. Die ALD-Filme können sehr gleichförmig abgeschieden werden, selbst mit 3D-Aussparungen, die außerhalb der Sichtlinie der Reaktantenquelle liegen. Somit kann die ALD ohne Vorsichtsmaßnahmen auch einen Film innerhalb eines QCM-Sensors abscheiden und dessen Betrieb behindern. Dies kann beispielsweise durch unbeabsichtigtes Abscheiden eines dielektrischen Films auf die elektrischen Kontakte auf der Rückseite des QCM-Kristalls des QCM-Sensors erfolgen, wobei der QCM-Kristall von den elektronischen Komponenten des QCM-Stromkreises elektrisch isoliert wird. Versuche, dieses Problem zu vermeiden, umfassen die Verwendung von Epoxy, um die Rückseite des QCMs abzudichten sowie die Verwendung eines Spülgases. Unglücklicherweise ist die Verwendung von Epoxy in einem kommerziellen ALD-System aufgrund der Schwierigkeiten dessen geeigneter Anwendung, und da das Epoxy unerwünschtes chemisches Material in die Kammerumgebung einführt, unerwünscht. Der Strom von Spülgas, um unerwünschte Filmabscheidung auf dem QCM zu minimieren, ist ebenfalls problematisch, weil dieses die Flussdynamik im Reaktorkammerinneren beeinträchtigen und das Filmwachstum nachteilig beeinflussen kann. Eine Rückflussspülung kann ebenfalls Signalrauschen induzieren, wenn das Gas um den Kristall fließt und erfordert aktive Maßnahmen hinsichtlich des Druckdifferenzials zwischen der Rückseite des QCM-Kristalls und dem Reaktorkammerinneren. Derartige aktive Maßnahmen sind kompliziert und kostspielig.
-
Eine weitere Herausforderung bezieht sich auf die Reaktorkammergröße. Die meisten kommerziellen ALD-Reaktoren haben ein kleines Reaktorkammervolumen, um die Prozesszykluszeit zu optimieren. Beispielsweise weist das Savannah ALD-System von Ultratech/Cambridge Nanotech von Waltham Massachusetts eine zirkulare Reaktorkammer von 100 mm bis 300 mm mit nur etwa 5 mm Höhe auf. Aufgrund des sehr limitierten Reaktorkammervolumens sind existierende QCM-Konfigurationen, einschließlich der sogenannten „on a stick”-Konfigurationen, ungeeignet groß und unhandlich für die praktische Verwendung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Aspekt der Offenbarung ist ein QCM-Aufbau für ein ALD-System mit einer Reaktorkammer mit einem Innenraum. Der QCM-Aufbau umfasst einen Deckel für die Reaktorkammer. Der Deckel weist einen zentralen Hohlraum auf. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Durchmesser DQ. Der QCM-Kristall ist auf einem unteren Bereich des zentralen Hohlraums angeordnet, wobei sich die Vorderseite in Kontakt mit einem Absatz befindet, so dass ein zentraler Abschnitt der Vorderseite sich angrenzend an eine QCM-Öffnung befindet, die einen Durchmesser DO aufweist. In dieser Anordnung ist der zentrale Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls zum Inneren durch die QCM-Öffnung exponiert bzw. freiliegend. Weiterhin erfüllt der Durchmesser DO die Bedingung (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen Halter mit einer Oberseite und sich nach unten erstreckenden leitfähigen elastischen Elementen. Der Halter ist in dem zentralen Hohlraum mit den leitfähigen elastischen Elementen in elektrischem Kontakt mit dem QCM-Kristall angeordnet. Die leitfähigen elastischen Elemente pressen gegen den QCM-Kristall, so dass der äußere Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls gegen den Absatz gepresst wird. Dies bildet eine erste Abdichtung zwischen der Vorderseite des QCM-Kristalls und dem Absatz. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen Flansch. Der Flansch weist einen zentralen Abschnitt auf, der sich in einem oberen Bereich des zentralen Hohlraums befindet und unmittelbar an den Halter angrenzt. Der Flansch weist ebenfalls einen äußeren Abschnitt mit einer unteren Fläche auf, die sich unmittelbar angrenzend an eine obere Fläche des Deckels befindet und die hiermit eine zweite Abdichtung bildet. Der Flansch stützt bzw. hält in Funktion ein elektrisches Kontaktelement, das mit dem Halter elektrischen Kontakt herstellt.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei die erste Abdichtung weder ein Abdichtmaterial noch ein Abdichtelement aufweist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei es keinen Strom eines Spülgases im zentralen Hohlraum gibt.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,4)DQ.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin einen Transducer bzw. Messwandler umfasst, der mit dem Halter durch den Flansch elektrisch verbunden ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät aufweist, das mit dem Transducer bzw. Messwandler elektrisch verbunden ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin eine Basis aufweist, die betriebsbereit mit dem Deckel verbunden ist, um die Reaktorkammer zu definieren.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin eine thermisch isolierende Abdeckung aufweist, dimensioniert um die Reaktorkammer abzudecken.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der Innenraum der Reaktorkammer eine Höhe im Bereich von 3 mm bis 50 mm aufweist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein QCM-Aufbau für ein ALD-System mit einer Reaktorkammer mit einem Deckel. Der QCM-Aufbau umfasst den Deckel, wobei der Deckel eine Oberseite, eine Unterseite und einen zentralen Hohlraum aufweist. Der zentrale Hohlraum umfasst eine Flanschöffnung an der Oberseite, die zu einem oberen Bereich des zentralen Hohlraums führt. Der zentrale Hohlraum umfasst ebenfalls eine QCM-Öffnung an der Unterseite, die zu einem Bodenbereich des zentralen Hohlraums führt. Die QCM-Öffnung weist einen Durchmesser DO auf, der durch einen Absatz definiert wird. Der zentrale Hohlraum weist ebenfalls einen Mittelbereich zwischen dem oberen und unteren Bereich auf. Die Oberseite des Deckels umfasst eine O-Ring-Nut, die um den zentralen Hohlraum verläuft und in Funktion einen O-Ring trägt. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Durchmesser DQ. Der QCM-Kristall ist in dem unteren Bereich des zentralen Hohlraums angeordnet, wobei die Vorderseite sich in Kontakt mit dem Absatz befindet, so dass ein zentraler Abschnitt der Vorderseite sich angrenzend zur QCM-Öffnung befindet. Der Durchmesser DO der QCM-Öffnung erfüllt die Bedingung (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen Halter, angeordnet im Mittelbereich des zentralen Hohlraums. Der Halter weist eine Oberseite und sich nach unten erstreckende leitfähige elastische Elemente auf. Die leitfähigen elastischen Elemente befinden sich mit der Rückseite des QCM-Kristalls in Kontakt und pressen einen äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls in den Absatz, um eine erste Abdichtung zu bilden. Der QCM-Kristall umfasst ebenfalls einen Flansch mit einem zentralen Abschnitt, der sich nahe dem oberen Bereich des zentralen Hohlraums befindet. Der Flansch weist einen äußeren Abschnitt mit einer Unterseite auf, die sich unmittelbar angrenzend an die Oberseite des Deckels befindet und eine zweite Abdichtung mit dem O-Ring bildet. Der Flansch stützt in Funktion ein Verbindungselement, das ein elektrisches Kontaktglied aufweist, das mit dem Halter elektrischen Kontakt herstellt.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,4)DQ.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau, wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin einen Transducer bzw. Messwandler aufweist, der mit dem Halter durch den Flansch elektrisch verbunden ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät aufweist, das mit dem Transducer bzw. Messwandler elektrisch verbunden ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin eine Basis aufweist, die in Funktion mit dem Deckel verbunden ist, um die Reaktorkammer zu definieren.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist der QCM-Aufbau wie oben beschrieben, wobei der QCM-Aufbau weiterhin eine thermisch isolierende Abdeckung aufweist, dimensioniert um die Reaktorkammer abzudecken.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Durchführen einer in-situ-Messung des Filmwachstums in einem ALD-System, das eine Reaktorkammer mit einem Innenraum aufweist, definiert durch eine Basis und einen Deckel, der in Funktion ein Substrat trägt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines QCM-Aufbaus integriert in den Deckel. Der QCM-Aufbau weist einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite auf. Der QCM-Aufbau ist auf einem Absatz in einer unteren Sektion eines Hohlraums angeordnet, der in einem Deckel gebildet wird, so dass ein zentraler Abschnitt des QCM-Kristalls zum Innenraum der Reaktorkammer und oberhalb des Substrats freiliegt, während ein Halteelement einen äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls gegen den Absatz presst, um eine Abdichtung zu bilden, die weder ein Abdichtmaterial noch ein Abdichtelement aufweist; das Verfahren umfasst ebenfalls das Durchführen eines ALD-Verfahrens im Innenraum der Reaktorkammer, um einen ersten Film auf dem Substrat sowie einen zweiten Film auf dem zentralen Abschnitt des QCM-Kristalls abzuscheiden, während der QCM-Kristall mit einem Transducer bzw. Messwandler betrieben wird, und Messen eines Ausgabesignals vom QCM-Kristall.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei der QCM-Kristall einen Durchmesser DQ aufweist, der zentrale Abschnitt der Oberfläche des QCM-Kristalls einen Durchmesser DO aufweist, und wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das oben beschriebene Verfahren, wobei das Pressen durchgeführt wird durch sich nach unten erstreckende leitfähige elastische Elemente des Halters, der sich unmittelbar oberhalb des QCM-Kristalls und in dem Hohlraum im Deckel befindet.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das oben beschriebene Verfahren, wobei das Verfahren weiterhin das thermische Isolieren des QCM-Aufbaus mit einer thermisch isolierenden Abdeckung, angeordnet über dem Deckel, aufweist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren, wie oben beschrieben, wobei der Innenraum eine Höhe im Bereich von 3 mm bis 50 mm aufweist.
-
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein QCM-Aufbau für ein ALD-System. Der QCM-Aufbau umfasst einen Deckel einer Reaktorkammer des ALD-Systems. Der Deckel weist einen zentralen Hohlraum in einem unteren Bereich auf, der einen Absatz aufweist, der eine Öffnung zum Innenraum der Reaktorkammer definiert. Ein QCM-Kristall mit einer Vorderseite ist auf dem unteren Bereich des zentralen Hohlraums angeordnet, wobei ein äußerer Abschnitt der Vorderseite sich mit dem Absatz in Kontakt befindet, so dass ein zentraler Abschnitt der Vorderseite zur Reaktorkammer durch die Öffnung freiliegt; der QCM-Aufbau umfasst auch einen Halter, angeordnet im zentralen Hohlraum oberhalb des QCM-Kristalls. Der Halter ist aufgebaut, um den äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls gegen den Absatz zu pressen, um eine Abdichtung zwischen dem QCM-Kristall und dem Absatz zu bilden, während ebenfalls zwischen dem Halter und dem QCM-Kristall elektrischer Kontakt hergestellt wird. Der QCM-Aufbau umfasst weiterhin einen Flansch, angeordnet unmittelbar angrenzend an eine Oberseite des Deckels. Der Flansch dichtet den zentralen Hohlraum ab, während mit dem QCM-Kristall durch den Halter elektrischer Kontakt bereitgestellt wird. Der QCM-Aufbau umfasst ebenfalls einen Transducer bzw. Messwandler, der sich extern zur ALD-Reaktorkammer befindet und mit dem QCM-Kristall durch den Flansch und den Halter elektrisch verbunden ist.
-
Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden in der detaillierten Beschreibung, die folgt, dargelegt und werden teilweise dem Fachmann im Stand der Technik aus der Beschreibung offensichtlich oder durch Umsetzen der Ausführungsformen, wie in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon genauso wie den beigefügten Zeichnungen erkannt werden. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur exemplarisch sind und beabsichtigt sind, um einen Überblick oder Rahmen zum Verständnis der Art und des Charakters der Ansprüche bereitzustellen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um weiteres Verständnis bereitzustellen und sind in diese Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen eine oder mehrere Ausführungsformen und dienen zusammen mit der detaillierten Beschreibung dazu, die Prinzipien und Funktion der verschiedenen Ausführungsformen zu erläutern. Als solche wird die Offenbarung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren vollständiger verständlich, in denen:
-
1A eine Vorderansicht eines beispielhaften ALD-Systems darstellt;
-
1B ist eine vergrößerte Vorderansicht des beispielhaften ALD-Systems von 1A und zeigt die isolierende Abdeckung in der geschlossenen Position über der Reaktorkammer;
-
2 ist eine Vorderansicht eines Reaktoraufbaus des ALD-Systems von 1;
-
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Reaktoraufbaus von 2 mit dem Deckel der Reaktorkammer in geschlossener Position und zeigt einen Abschnitt des Flansches und des Verbindungselements des QCM-Aufbaus.
-
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines zentralen Abschnitts des Deckels der Reaktorkammer und zeigt einen beispielhaften Aufbau des zentralen Hohlraums, der verwendet wird, um Komponenten des QCM-Aufbaus unterzubringen;
-
5A ist eine Teilschnittexplosionsansicht des zentralen Abschnitts des Deckels der Reaktorkammer, wie gezeigt in 4, zusammen mit den Komponenten des QCM-Aufbaus;
-
5B ist ähnlich zu 5A und zeigt die Komponenten des QCM-Aufbaus in ihrer zusammengebauten Form und zeigt ebenfalls die Basis der Reaktorkammer mit einem Wafer, angeordnet im Innenraum der Reaktorkammer;
-
6A ist eine vergrößerte Schnittansicht des unteren Bereichs des zentralen Hohlraums und zeigt den QCM-Kristall, in Funktion angeordnet auf dem Absatz darin, so dass ein zentraler Abschnitt des QCM-Kristalls sich über der QCM-Öffnung befindet und im Innenraum der Reaktorkammer freiliegt; und
-
6B ist eine Vorderansicht eines beispielhaften QCM-Kristalls und zeigt den ringförmigen äußeren Abschnitt des QCM-Kristalls, getragen durch den Absatz und den zentralen Abschnitt des QCM-Kristalls, der sich über der QCM-Öffnung befindet.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Nunmehr wird im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer möglich, werden in den Zeichnungen durchweg gleiche oder ähnliche Bezugszeichen und Symbole verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise im Maßstab und ein Fachmann im Stand der Technik erkennt, wo die Zeichnungen vereinfacht wurden, um die Schlüsselaspekte der Offenbarung zu veranschaulichen.
-
Die Ansprüche, wie nachfolgend dargelegt, sind in diese detaillierte Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar.
-
Kartesische Koordinaten sind in einigen der Figuren zu Bezugszwecken und der Einfachheit der Veranschaulichung und Diskussion gezeigt und sollen hinsichtlich Richtung oder Orientierung als nicht beschränkend aufgefasst werden.
-
ALD-System
-
1A ist eine Vorderansicht eines beispielhaften ALD-Systems
10, während
1B eine vergrößerte Vorderansicht des ALD-Systems
10 und
2 eine Vorderansicht eines Reaktoraufbaus
100 des beispielhaften ALD-Systems
10 darstellen. Das ALD-System
10, das hier kurz beschrieben ist, ist ebenfalls in größeren Einzelheiten im
US-Patent Nr. 8,202,575 beschrieben.
-
Das ALD-System 10 weist ein Kabinett 20 auf, das eine Tür 22 aufweist, Seitenwände 24 und eine Deckenplatte 26, die den Reaktoraufbau 100 trägt. Das Kabinett 20 umfasst einen Innenraum 28, dimensioniert, um die verschiedenen Komponenten des Reaktoraufbaus 100 sowie das ALD-System 10, wie eine Vakuumpumpe 30 und Vorläufergas-Behälter 32, genauso wie andere Komponenten, wie Steuerelektronik, Ventile, Vakuumleitungen und ähnliche Teile (nicht gezeigt), unterzubringen.
-
Der Reaktoraufbau 100 umfasst eine Reaktorkammer 120, die sich auf der Deckplatte 26 des Kabinetts 20 befindet. Das ALD-System 10 umfasst eine isolierende Abdeckung 40, die dimensioniert ist, um die Reaktorkammer 120 und die entsprechenden Komponenten des QCM-Aufbaus 300, wie nachfolgend eingeführt und beschrieben, abzudecken. Die isolierende Abdeckung 40 wird zum thermischen Isolieren des QCM-Aufbaus 300 und zum Reduzieren der thermischen Störungen und somit des Signalrauschens verwendet. Die isolierende Abdeckung 40 kann zur Deckenplatte 26 des Kabinetts 20 klappbar sein, wie in 1B gezeigt, oder kann mit dem Kabinett 20 nicht verbunden sein und, wenn notwendig, auf die Deckenplatte 26 aufgebracht und von dieser entfernt werden, wie in 1A gezeigt. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Reaktoraufbaus 100 mit einem Deckel 140 in der geschlossenen Position und zeigt einen externen Abschnitt des QCM-Aufbaus 300.
-
Das ALD-System 10 umfasst weiterhin ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät 50 (z. B. einen Computer), das den Betrieb des ALD-Systems 10 steuert bzw. kontrolliert, und kann ebenfalls als ein Display und ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät für den hier offenbarten QCM-Aufbau 300 dienen und wird nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
-
Die Reaktorkammer 120 des Reaktoraufbaus 100 wird definiert durch den Deckel 140 und eine Basis 170. Der Deckel 140 umfasst eine Oberseite 142, eine Unterseite 144, eine Seite 146 und einen Griff 148. In einem Beispiel weist die Basis 170 eine zylindrische Form auf, definiert durch eine zylindrische Wand 172. Die Basis 170 umfasst einen Boden 174, dimensioniert um ein großes (z. B. 100 mm oder 300 mm) Halbleitersubstrat (Wafer) 200 mit einer Oberseite 202 (siehe 5B) unterzubringen. Die zylindrische Wand 172 weist eine im Allgemeinen flache Oberseite 182 auf, die eine Nut 184 aufweist, die einen O-Ring 186 trägt. Die zylindrische Wand 172, der Boden 174 und der Deckel 140 definieren einen Innenraum 176. Der O-Ring 186 dient dazu, eine Abdichtung zwischen dem Deckel 140 und der Basis 170 zu bilden, um den Innenraum 176 während der ALD-Verarbeitung abzudichten. Somit dient der Deckel 140 dazu, einen geschlossenen Innenraum 176 zu definieren, der eine Höhe h (siehe 5B) aufweist. In einem Beispiel kann die Höhe h im Bereich von 3 mm bis 50 mm sein, wobei eine beispielhafte Höhe nominal 5 mm beträgt.
-
Die Basis 170 umfasst ebenfalls Scharnierbefestigungen 211, die mit den Scharnierbefestigungen 141 des Deckels 140 eingreifen, um ein Scharnier bzw. Gelenk 213 zu bilden, das dem Deckel 140 erlaubt, in einer geschlossenen oder offenen Position relativ zur Basis 170 platziert zu werden. Der Deckel 140 dient somit dazu, den Innenraum 176 zu schließen und abzudichten, wenn sich der Deckel 140 in geschlossener Position befindet und offen zu lassen, wenn der Deckel 140 sich in offener Position befindet.
-
Die Basis 170 wird bevorzugt aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit wie rostfreiem Stahl gebildet. Die Reaktorkammer 120 umfasst eine zentrale Achse AC, die in z-Richtung und im Allgemeinen durch die Mitte des Deckels 140 und der Basis 170 (siehe 3) verläuft.
-
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines zentralen Abschnitts des Deckels 140. Der Deckel 140 umfasst einen zentralen Hohlraum 150, der an der Ober- und Unterseite 142 und 144 offen ist. Der zentrale Hohlraum 150 umfasst einen oberen Bereich 152, angrenzend an die Oberseite 142, einen unteren Bereich 154, angrenzend an die Unterseite 144 und einen mittleren Bereich 156 zwischen dem oberen und unteren Bereich 152 und 154. In einem Beispiel weisen der obere und untere Bereich 152 und 154 des zentralen Hohlraums 150 jeweils einen allgemein kreisförmigen Querschnitt auf, während der mittlere Bereich 156 eine rechtwinklige Form aufweist, die mit Größe und Form eines Halters 320 übereinstimmt, der nachfolgend eingeführt wird.
-
Der obere Bereich 152 umfasst eine breite zentrale Öffnung 162 an der Oberseite 142, die hier nachfolgend als „Flanschöffnung” bezeichnet wird. Der zentrale Hohlraum 150 weist ebenfalls eine relativ enge zentrale Öffnung 164 im unteren Bereich 154 auf der Unterseite 144 auf. Die enge zentrale Öffnung 164 wird hier nachfolgend als die „QCM-Öffnung” bezeichnet. In einem Beispiel weist die QCM-Öffnung 164 einen Durchmesser DO auf, der in einem Beispiel von 3 mm bis 8 mm reicht.
-
In einem Beispiel weist der zentrale Hohlraum 150 eine gestufte Konfiguration auf, wobei der obere Bereich 152 breiter ist als der mittlere Bereich 156, der breiter ist als der untere Bereich 154. Diese gestufte Konfiguration definiert einen Absatz 153 im oberen Bereich 152, einen Absatz 155 im unteren Bereich 154 und einen Absatz 157 im mittleren Bereich 156.
-
Wie am besten in 4 zu sehen, umfasst die Oberseite 142 des Deckels 140 eine Nut 244, die um die Flanschöffnung 162 verläuft und einen O-Ring 246 trägt.
-
QCM-Aufbau
-
Der QCM-Aufbau 300, wie hier offenbart, ist in Funktion im Deckel 140 angeordnet. Somit bildet in einem Beispiel der Deckel 140 eine Komponente des QCM-Aufbaus 300. 5A ist eine vergrößerte Explosionsschnittansicht des zentralen Abschnitts des Deckels 140 von 4 und des QCM-Aufbaus 300. 5B ist ähnlich zu 5A, aber zeigt den QCM-Aufbau 300 in zusammengebauter Form und zeigt die Basis 170 der Reaktorkammer 120 und den Wafer 200, der sich im Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 befindet.
-
Der QCM-Aufbau 300 umfasst einen QCM-Kristall 310 mit einer Vorderseite 312 und einer Rückseite 314. In einem Beispiel ist der QCM-Kristall 310 ein 6 MHz Quarzkristall, aktiviert durch ein elektrisches Signal im 5 MHz- bis 6 MHz-Bereich. Der QCM-Aufbau 300 weist ebenfalls einen Halter 320 auf. Der Halter 320 hat eine Oberseite 322, eine Unterseite 324 und leitfähige elastische Elemente 325, die sich von der Unterseite 324 nach unten erstrecken. Der Halter 320 ist unmittelbar angrenzend (oberhalb) des QCM-Kristalls 310 derart angeordnet, dass die leitfähigen elastischen Elemente 325 mit der Rückseite 314 des QCM-Kristalls 310 elektrischen Kontakt herstellen, während diese auch den QCM-Kristall 310 nach unten pressen, wie nachfolgend beschrieben.
-
Der Halter 320 ist mit einem Transducer bzw. Messwandler 326 über eine elektrische Leitung 344 elektrisch verbunden. Ein geeigneter Transducer bzw. Messwandler 326 ist das Modell STM-2 von Inficon. Somit ist der Transducer bzw. Messwandler 326 mit dem QCM-Kristal1 310 über den Halter 320 elektrisch verbunden.
-
Der QCM-Aufbau 300 umfasst weiterhin einen Flansch 330, der einen zentralen Abschnitt 350 und einen äußeren Abschnitt 360 aufweist. Der zentrale Abschnitt 350 weist eine Unterseite 354 auf. Der zentrale Abschnitt 350 ist anliegend an die Flanschöffnung 162 und im oberen Bereich 152 des zentralen Hohlraums 150, wobei die Unterseite 354 gerade oberhalb des Absatzes 153 liegt. Der äußere Abschnitt 360 ist ringförmig und weist eine Unterseite 362 auf, die sich über der Oberseite 142 des Deckels 140 befindet und mit dem O-Ring 246 eine Abdichtung bildet, wenn der zentrale Abschnitt 350 des Flansches 330 sich in der oberen Sektion 152 befindet. Der äußere Abschnitt 360 umfasst Bohrungen 370 zum Montieren des Flansches 330 auf den Deckel 140 unter Verwendung beispielsweise von Sicherungselementen 372, wie Sechskantschrauben (siehe 3).
-
Der zentrale Abschnitt 350 des Flansches 330 trägt in Funktion ein Verbindungselement 340. Das Verbindungselement 340 umfasst ein elektrisches Kontaktelement 342, verwendet um mit der Oberseite 322 des Halters 320 elektrischen Kontakt herzustellen. In einem Beispiel drückt das elektrische Kontaktelement 342 den Halter 320 gegen den Absatz 157, um den Halter 320 im mittleren Bereich 156 an Ort und Stelle zu halten. In einem anderen Beispiel wird ein Abschnitt der Unterseite 354 des zentralen Abschnitts 350 verwendet, um den Halter 320 im mittleren Bereich 156 an Ort und Stelle zu halten, da der Halter 320 gegen den QCM-Kristall 310 nach unten drückt.
-
In einem Beispiel ist das Verbindungselement 340 ein BNC-Verbindungselement oder ein ähnliches Verbindungselement, das ermöglicht, dass das elektrische Kabel 344 (z. B. Koaxialkabel), das zum Transducer bzw. Messwandler 326 führt, schnell verbunden und getrennt werden kann. In einem Beispiel ist der Transducer bzw. Messwandler 326 mit dem Kontroll- bzw. Steuerungsgerät 50 mit einem zweiten Kabel 346, das ein USB-Kabel sein kann, elektrisch verbunden.
-
6A ist eine vergrößerte Ansicht des QCM-Kristalls 310, der in Funktion im unteren Bereich 154 des zentralen Hohlraums 150 des Deckels 140 angeordnet ist, während 6B eine vergrößerte Vorderansicht des QCM-Kristalls 310 darstellt. Mit Bezug auf 5B, 6A und 6B ruht ein kreisförmiger äußerer Abschnitt 312A der Vorderseite 312 des QCM-Kristalls 310 auf dem Absatz 155. Diese Konfiguration lässt einen zentralen Abschnitt 312C der Vorderseite 312 über der QCM-Öffnung 164 des unteren Bereichs 154 vorliegen, so dass dieser zentrale Abschnitt 312C zum Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 freiliegt.
-
Während des ALD-Verfahrens wird der QCM-Kristall 310 durch den Transducer bzw. Messwandler 326 betrieben, so dass der QCM-Kristall 310 bei einer ausgewählten Frequenz schwingt, die als Ausgabesignal des QCM-Kristalls 310 überwacht wird. Die Reaktantprodukte im Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 scheiden sich auf dem QCM-Kristall 310 im zentralen Abschnitt 312C ab. Diese Abscheidung ändert die Resonanzfrequenz des QCM-Kristalls 310, wodurch eine Messung der Menge an abgeschiedenem Material bereitgestellt wird, während die Änderungsrate der Resonanzfrequenz der Abscheidungsrate entspricht.
-
In einem Beispiel weist der QCM-Kristall 310 einen Durchmesser DQ von 14 mm Durchmesser auf, während die QCM-Öffnung 164 im unteren Bereich 154 einen Durchmesser DO von etwa 3 mm bis 8 mm aufweist, mit einem exemplarischen Durchmesser DO = 4,25 mm. In einem Beispiel liegt DO im Bereich von (0,2)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ, wobei in einem weiteren Beispiel dieser im Bereich von (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,4)DQ liegt.
-
Der kreisförmige äußere Abschnitt 312A der Vorderseite 312, der sich mit dem Absatz 155 in Kontakt befindet, weist eine Fläche AA auf, während der freiliegende zentrale Abschnitt 312C eine freiliegende Fläche AE aufweist. In einem Beispiel beträgt die kreisförmige Breite W = (DQ – DO)/2 des kreisförmigen äußeren Abschnitts 312A etwa 5 mm. Die Fläche AA des kreisförmigen äußeren Abschnitts 312A ist gegeben durch AA = πW2. Für einen Durchmesser DQ von 14 mm und einen Durchmesser DO von 4 mm ist W = 5 mm und die Fläche AA = π(5 mm)2 = 78,5 mm2. Währenddessen ist der freiliegende Bereich AE = π(2 mm)2 = 12,56 mm2. Dies ergibt ein Verhältnis R = AA/AE = 6,25. In einem Beispiel liegt das Verhältnis R zwischen 2 und 11 und bevorzugter zwischen 4 und 8.
-
Die relativ große Fläche AA des ringförmigen äußeren Abschnitts 312A relativ zur freiliegenden Fläche AE des zentralen Abschnitts 312C dient mehreren wichtigen Funktionen. Zuerst ermöglicht diese die elektrische Erdung des QCM-Kristalls 310 am Deckel 140. Zweitens verhindert oder begrenzt diese im Wesentlichen den Transport von Gasreaktanten im Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 zur Rückseite 314 des QCM-Kristalls 310. Dies wiederum verhindert oder begrenzt im Wesentlichen störende Reaktionen, die den einwandfreien Betrieb des QCM-Kristalls 310 behindern können. Als drittes liefert diese mechanische Unterstützung und mechanische Stabilität für den QCM-Kristall 310, wodurch die Höhe der Belastung des QCM-Kristalls 310 während plötzlicher Druckänderungen begrenzt wird, die im Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 während des ALD-Verfahrens auftreten können, z. B. durch Lüftungs- und Abpumpsequenzen. Viertens liefert diese einen guten thermischen Kontakt zwischen dem QCM-Kristall 310 und der großen thermischen Masse des Deckels 140, so dass die Temperatur des QCM-Kristalls 310 schnell ins Gleichgewicht gebracht werden kann.
-
Der Halter 320 befindet sich im mittleren Bereich 156 des zentralen Hohlraums 150 und ruht in einem Beispiel auf dem Absatz 157. Die leitfähigen elastischen Elemente 325 befinden sich mit der Rückseite 314 des QCM-Kristalls 310 in elektrischem Kontakt und liefern eine Kraft nach unten, die den ringförmigen äußeren Abschnitt 312A der Vorderseite 312 des QCM-Kristalls 310 gegen den Absatz 155 presst. Dies dient zum Abdichten des QCM-Kristalls 310 mit dem Absatz 155 im unteren Bereich 154, ohne das Erfordernis nach Abdichtungsmaterial, wie einem Klebstoff oder einem Epoxy, oder einem Abdichtungselement, wie einem O-Ring, oder dem Strom eines Spülgases im zentralen Hohlraum 150 (insbesondere im Bodenbereich 154), um unerwünschte Filmabscheidung während des ALD-Verfahrens zu verhindern.
-
Wie oben angemerkt wird der zentrale Abschnitt 350 des Flanschs 330 in den oberen Bereich 152 des zentralen Hohlraums 150 durch die Flanschöffnung 162 eingeführt und verbleibt genau darin, während die Unterseite 362 des äußeren Abschnitts 360 des Flanschs 330 auf der Oberseite 142 des Deckels 140 bleibt. In einem Beispiel wird der Flansch 330 am Deckel 140 unter Verwendung von Sicherungselementen 372 befestigt, die durch die Bohrungen 370 hindurch und in den darunterliegenden Deckel 140 gehen. In einem Beispiel sind die Bohrungen 370 mit Gewinden versehen und mit Gewindeöffnungen im Deckel 140 (nicht gezeigt) abgestimmt. Der O-Ring 246 bildet eine Abdichtung zwischen dem Flansch 330 und dem Deckel 140, der den zentralen Hohlraum 150 von der äußeren Umgebung isoliert.
-
Wenn der Flansch 330 mit dem Deckel 140 in Funktion angeordnet ist, liefert das elektrische Kontaktteil 342 des Verbindungselements 340 elektrischen Kontakt zur Unterseite 322 des Halters 320, wodurch ein elektrischer Pfad (elektrischer Kontakt) zwischen dem QCM-Kristall 310, dem Transducer bzw. Messwandler 326 und dem Kontroll- bzw. Steuerungsgerät 50 hergestellt wird.
-
Die Geometrie des zentralen Hohlraums 150 und insbesondere des Absatzes 155 ist derart, dass der freiliegende zentrale Abschnitt 312C der Vorderseite 312 des QCM-Kristalls 310 im Wesentlichen parallel zur Unterseite 202 des Halbleitersubstrats (Wafer) 200 verläuft. Zusätzlich ist der freiliegende zentrale Abschnitt 312C in unmittelbarer Nähe zur Unterseite 202 des Halbleitersubstrats (Wafer) 200 angeordnet, z. B. etwa 7 mm entfernt, was eine Innenraumhöhe h = 5 mm liefert. Dies stellt sicher, dass sowohl der freiliegende zentrale Abschnitt 312C des QCM-Kristalls 310 als auch die Unterseite 202 des Halbleitersubstrats (Wafer) 200, das sich im Innenraum 176 der Reaktorkammer 120 befindet, im Wesentlichen derselben Menge an ALD-Reaktanten ausgesetzt werden. Die Abscheidungsraten des freiliegenden zentralen Abschnitts 312C und auf der Unterseite 202 des Halbleitersubstrats (Wafer) 200 können verschieden sein, da die zwei Flächen in der Regel aus verschiedenen Materialien hergestellt sind (z. B. Quarz bzw. Silizium). Jedoch können die Abscheidungsraten miteinander in Verbindung stehen, basierend auf der Theorie oder auf empirischen Daten, mit der Annahme, dass ihre jeweilige Exposition gegenüber den ALD-Reaktanten im Wesentlichen gleich ist.
-
Wie oben angemerkt stellt die Konfiguration des QCM-Aufbaus 300 sicher, dass der QCM-Kristall 310 mit dem Deckel 140 der Reaktorkammer 120 eng thermisch gekoppelt wird, so dass die Temperatur des QCM-Kristalls 310 mit der Temperatur des Deckels 140 und der Reaktorkammer 120 schnell ausgeglichen wird. Dies wird teilweise durch den ringförmigen äußeren Abschnitt 312A des QCM-Kristalls 310 mit der relativ großen ringförmigen Kontaktfläche AA für einen effizienten thermischen Transfer erreicht. Der Formfaktor und die thermische Masse des Flansches 330 liefern ebenfalls ein schnelles thermisches Gleichgewicht.
-
Das Volumen und der Formfaktor des zentralen Hohlraums 150 wurde im Wesentlichen minimiert, um den verfügbaren Platz, benachbart zur Rückseite 314 des QCM-Kristalls 310, zu begrenzen. Beispielsweise erstreckt sich der zentrale Abschnitt 350 des Flanschs 330 nach unten in den oberen Bereich 152 des zentralen Hohlraums 150 und befindet sich in unmittelbarer Nähe zur Oberseite 322 des Halters 320. Dies begrenzt die Menge an Gas, die sich angrenzend an die Rückseite 314 befinden kann, während eine schnelle Gleichgewichts-Einstellung der QCM-Ablesung ermöglicht wird, nachdem der Innenraums 176 der Reaktorkammer 120 unter Vakuum gesetzt wird.
-
In einem Beispiel ist der QCM-Aufbau 300 aufgebaut, um im Vakuum bis hinunter zu 1 mTorr betrieben und auf Temperaturen bis zu 350°C erhitzt zu werden.
-
Dem Fachmann im Stand der Technik wird offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen der Offenbarung, wie hier beschrieben, durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken oder Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen. Somit umfasst die Offenbarung die Modifikationen und Variationen, vorausgesetzt sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
-
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:
-
SÄTZE
-
- 1. Quarzkristall-Mikrowaagen-(QCM)-Aufbau für ein Atomlagenabscheidungs-(ALD)-System mit einer Reaktorkammer mit einem Innenraum, umfassend:
einen Deckel der Reaktorkammer, wobei der Deckel einen zentralen Hohlraum aufweist;
einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Durchmesser DQ und angeordnet in einem Bodenbereich des zentralen Hohlraums, wobei die Vorderseite mit einem Absatz in Kontakt steht, so dass sich ein zentraler Abschnitt der Vorderseite angrenzend an eine QCM-Öffnung mit einem Durchmesser DO befindet, so dass der zentrale Abschnitt der Vorderseite zum Innenraum durch die QCM-Öffnung freiliegt und wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ;
einen Halter mit einer Oberseite und sich nach unten erstreckenden leitfähigen elastischen Elementen, wobei der Halter im zentralen Hohlraum angeordnet ist, wobei sich die leitfähigen elastischen Elemente mit dem QCM-Kristall in elektrischem Kontakt befinden, während sie einen äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls gegen den Absatz pressen, um eine erste Abdichtung zwischen der Vorderseite des QCM-Kristalls und dem Absatz zu bilden; und
einen Flansch mit einem zentralen Abschnitt, der sich unmittelbar in einem oberen Bereich des zentralen Hohlraums und unmittelbar angrenzend an den Halter befindet, wobei der Flansch einen äußeren Abschnitt mit einer unteren Fläche aufweist, die sich unmittelbar angrenzend an die Oberseite des Deckels befindet und hiermit eine zweite Abdichtung bildet, wobei der Flansch in Funktion ein elektrisches Kontaktelement trägt, das mit dem Halter elektrischen Kontakt herstellt.
- 2. QCM-Aufbau nach Satz 1, wobei die erste Abdichtung weder ein Abdichtungsmaterial noch ein Abdichtungselement aufweist.
- 3. QCM-Aufbau nach Satz 1, wobei kein Strom von Spülgas im zentralen Hohlraum vorliegt.
- 4. QCM-Aufbau nach Satz 1, wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,4)DQ.
- 5. QCM-Aufbau nach Satz 1, weiterhin umfassend einen Transducer bzw. Messwandler, der mit dem Halter durch den Flansch elektrisch verbunden ist.
- 6. QCM-Aufbau nach Satz 5, weiterhin umfassend ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät, das mit dem Transducer bzw. Messwandler elektrisch verbunden ist.
- 7. QCM-Aufbau nach Satz 1, weiterhin umfassend eine Basis, die mit dem Deckel in Funktion verbunden ist, um die Reaktorkammer zu definieren.
- 8. QCM-Aufbau nach Satz 7, weiterhin umfassend eine thermisch isolierende Abdeckung, dimensioniert um die Reaktorkammer abzudecken.
- 9. QCM-Aufbau nach Satz 1, wobei der Innenraum der Reaktorkammer eine Höhe im Bereich von 3 mm bis 50 mm aufweist.
- 10. Quarzkristall-Mikrowaagen-(QCM)-Aufbau für ein Atomlagenabscheidungs-(ALD)-System mit einer Reaktorkammer mit einem Deckel, umfassend:
den Deckel, wobei der Deckel eine Oberseite, eine Unterseite und einen zentralen Hohlraum aufweist, der eine Flanschöffnung an der Oberseite enthält, die zu einem oberen Bereich des zentralen Hohlraums führt, sowie eine QCM-Öffnung an der Unterseite, die zu einem unteren Bereich des zentralen Hohlraums führt, wobei die QCM-Öffnung einen Durchmesser DO, definiert durch einen Absatz, aufweist, wobei der zentrale Hohlraum einen mittleren Bereich zwischen dem oberen und unteren Bereich aufweist und wobei die Oberseite eine O-Ring-Nut umfasst, die um den zentralen Hohlraum verläuft und die in Funktion einen O-Ring trägt;
einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Durchmesser DQ und angeordnet im unteren Bereich des zentralen Hohlraums, wobei die Vorderseite sich mit dem Absatz so in Kontakt befindet, dass ein zentraler Abschnitt der Vorderseite sich angrenzend an die QCM-Öffnung befindet und wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ;
einen Halter, angeordnet im mittleren Bereich des zentralen Hohlraums, wobei der Halter eine Oberseite aufweist und sich nach unten erstreckende leitfähige elastische Elemente, die mit der Rückseite des QCM-Kristalls in Kontakt stehen, und einen äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls in den Absatz pressen, um eine erste Abdichtung zu bilden; und
einen Flansch mit einem zentralen Abschnitt, der sich unmittelbar im oberen Bereich des zentralen Hohlraums befindet, und einen äußeren Abschnitt mit einer Unterseite aufweist, die sich unmittelbar angrenzend an die Oberseite des Deckels befindet und die eine zweite Abdichtung mit dem O-Ring bildet, wobei der Flansch in Funktion ein Verbindungselement trägt, das ein elektrisches Kontaktelement aufweist, das mit dem Halter elektrischen Kontakt herstellt.
- 11. QCM-Aufbau nach Satz 10, wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,4)DQ.
- 12. QCM-Aufbau nach Satz 10, weiterhin umfassend einen Transducer bzw. Messwandler, der mit dem Halter elektrisch verbunden ist.
- 13. QCM-Aufbau nach Satz 12, weiterhin umfassend ein Kontroll- bzw. Steuerungsgerät, das mit dem Transducer bzw. Messwandler elektrisch verbunden ist.
- 14. QCM-Aufbau nach Satz 10, weiterhin umfassend eine Basis, die mit dem Deckel in Funktion verbunden ist, um die Reaktorkammer zu definieren.
- 15. QCM-Aufbau nach Satz 14, weiterhin umfassend eine thermisch isolierende Abdeckung, dimensioniert um die Reaktorkammer abzudecken.
- 16. Verfahren zum Durchführen einer in-situ-Messung des Filmwachstums in einem Atomlagenabscheidungs-(ALD)-System, das eine Reaktorkammer mit einem Innenraum aufweist, definiert durch eine Basis und einen Deckel, und das in Funktion ein Substrat trägt, umfassend:
Bereitstellen eines Quarzkristall-Mikrowaagen-(QCM)-Aufbaus, integriert in den Deckel, wobei der QCM-Aufbau einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite aufweist und angeordnet auf einem Absatz in einem Bodenbereich eines Hohlraums, gebildet im Deckel, so dass ein zentraler Abschnitt des QCM-Kristalls zum Innenraum der Reaktorkammer und oberhalb des Substrats freiliegt, während ein Halter einen äußeren Abschnitt der Vorderseite des QCM-Kristalls gegen den Absatz presst, um eine Abdichtung zu bilden, die weder ein Abdichtungsmaterial noch ein Abdichtungselement aufweist; und
Durchführen eines ALD-Verfahrens im Innenraum der Reaktorkammer, um einen ersten Film auf einem Substrat und einen zweiten Film auf dem zentralen Abschnitt des QCM-Kristalls abzuscheiden, während der QCM-Kristall mit einem Transducer bzw. Messwandler betrieben wird, sowie Messen eines Ausgabesignals vom QCM-Kristall.
- 17. Verfahren nach Satz 16, wobei der QCM-Kristall einen Durchmesser DQ aufweist, der zentrale Abschnitt der Fläche des QCM-Kristalls einen Durchmesser DO aufweist und wobei (0,25)DQ ≤ DO ≤ (0,6)DQ.
- 18. Verfahren nach Satz 17, wobei das Pressen durch sich nach unten erstreckende leitfähige elastische Elemente des Halters durchgeführt wird, die sich unmittelbar oberhalb des QCM-Kristalls und in dem Hohlraum im Deckel befinden.
- 19. Verfahren nach Satz 17, weiterhin umfassend das thermische Isolieren des QCM-Aufbaus mit einer thermisch isolierenden Abdeckung, angeordnet über dem Deckel.
- 20. Verfahren nach Satz 17, wobei der Innenraum eine Höhe im Bereich von 3 mm bis 50 mm aufweist.
- 21. Quarzkristall-Mikrowaagen-(QCM)-Aufbau für ein ALD-System, umfassend:
einen Deckel einer Reaktorkammer des ALD-Systems, wobei der Deckel einen zentralen Hohlraum mit einem Bodenbereich aufweist, der einen Absatz umfasst, der eine Öffnung zum Innenraum der Reaktorkammer definiert;
einen QCM-Kristall mit einer Vorderseite, wobei der QCM-Kristall im Bodenbereich des zentralen Hohlraums angeordnet ist, wobei ein äußerer Abschnitt der Vorderseite sich mit dem Absatz so in Kontakt befindet, dass ein zentraler Abschnitt der Vorderseite zur Reaktorkammer durch die Öffnung freiliegt;
einen Halter, angeordnet im zentralen Hohlraum oberhalb des QCM-Kristalls, wobei der Halter aufgebaut ist, um den äußeren Abschnitt des QCM-Kristalls gegen den Absatz zu pressen, um eine Abdichtung zwischen der Vorderseite des QCM-Kristalls und dem Absatz zu bilden, während ebenfalls zwischen dem Halter und dem QCM-Kristall elektrischer Kontakt entsteht;
einen Flansch, angeordnet unmittelbar angrenzend an die Oberseite des Deckels und der hierdurch den zentralen Hohlraum abdichtet, während mit dem QCM-Kristall durch den Halter elektrischer Kontakt hergestellt wird; und
einen Transducer bzw. Messwandler außerhalb der Reaktorkammer und der mit dem QCM-Kristall durch den Flansch und den Halter elektrisch verbunden ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 7128787 [0004]
- WO 2015/080979 [0004]
- US 8202575 [0045]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Artikel von George mit dem Titel „Atomic Layer Deposition: an Overview”, Chem. Rev. 2010, 110, S. 111–113 (veröffentlicht im Internet am 20.11.2009) [0004]
