DE10245537B4 - Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer - Google Patents

Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer Download PDF

Info

Publication number
DE10245537B4
DE10245537B4 DE10245537A DE10245537A DE10245537B4 DE 10245537 B4 DE10245537 B4 DE 10245537B4 DE 10245537 A DE10245537 A DE 10245537A DE 10245537 A DE10245537 A DE 10245537A DE 10245537 B4 DE10245537 B4 DE 10245537B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
pressure
auxiliary
process chamber
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10245537A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10245537A1 (de
Inventor
Thomas Dr. Hecht
Jörn LÜTZEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10245537A priority Critical patent/DE10245537B4/de
Priority to PCT/DE2003/003188 priority patent/WO2004031439A2/de
Priority to US10/529,412 priority patent/US20060127576A1/en
Publication of DE10245537A1 publication Critical patent/DE10245537A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10245537B4 publication Critical patent/DE10245537B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557Pulsed pressure or control pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem in einer Prozesskammer (10) eines Prozessreaktors (1) angeordneten Substrat (3) mittels einer sequentiellen Gasphasenabscheidung, in deren Verlauf aufeinander folgend mindestens ein erstes und ein zweites Prozessgas jeweils abwechselnd in die Prozesskammer (10) eingeleitet und aus der Prozesskammer (10) entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum teilweisen Entfernen mindestens eines der Prozessgase das Prozessgas durch einen mindestens teilweisen Druckausgleich einer zwischen einem in der Prozesskammer (10) herrschenden Prozessdruck und einem zum Beginn des Druckausgleichs wesentlich niedrigeren Hilfsdruck in einer Hilfskammer (20) des Prozessreaktors (1) vorliegenden Druckdifferenz verdünnt wird.

Description

  • Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem in einer Prozesskammer eines Prozessreaktors angeordneten Substrat mittels einer sequentiellen Gasphasenabscheidung, in deren Verlauf aufeinander folgend mindestens ein erstes und ein zweites Prozessgas jeweils abwechselnd in die Prozesskammer eingeleitet und aus der Prozesskammer entfernt werden.
  • In der Halbleiterprozesstechnologie erfolgt das Abscheiden von Schichten, für die eine hohe Konformität und eine große Homogenität gefordert werden, zunehmend mittels sequentieller Gasphasenabscheidung (ALD, atomic layer deposition).
  • Bei einem ALD-Prozess wird in einer ersten Prozessphase ein erstes Vorstufenmaterial (Präkursor) in gasförmiger Phase einer Prozesskammer, in der sich ein Substrat befindet, zugeführt. Durch einen als Chemisorption bezeichneten Prozess lagert sich der Präkursor in aktivierten Abschnitten einer Substratoberfläche des Substrats ab. Dabei wird der erste Präkursor in der Regel chemisch modifiziert. Sind alle aktivierten Abschnitte der Substratoberfläche mit dem modifizierten Vorstufenmaterial bedeckt, so ist die erste Prozessphase der Abscheidung abgeschlossen und eine monomolekulare Teileinzellage aus einem modifizierten ersten Präkursor auf der Substratoberfläche abgeschieden. Danach werden nicht abgeschiedene Anteile des ersten Präkursors durch Spülen mit einem inerten Spülgas und/oder Abpumpen aus der Prozesskammer entfernt. In einer zweiten Phase wird ein zweiter Präkursor in die Prozesskammer eingebracht, der sich nahezu ausschließlich auf der Teileinzellage ablagert. Dabei werden die Präkursoren in das Schichtmaterial umgesetzt. Es bildet sich eine Einzellage (Monolayer) der zu erzeugenden Schicht. Nach einem Entfernen nicht abgeschiedener Anteile des zweiten Präkursors aus der Prozesskammer ist ein einzelner Prozesszyklus des ALD-Prozesses abschlossen. Die Verfahrensschritte des Prozesszyklus werden solange wiederholt, bis aus den so abgeschiedenen Einzellagen eine Schicht vorher bestimmter Schichtdicke gebildet ist.
  • Dabei ist wesentlich, dass sich zu keinem Zeitpunkt des Prozesses mehr als ein Präkursor in der Prozesskammer befindet. Bei gleichzeitigem Vorhandensein beider Präkursoren reagieren die beiden Präkursoren bereits vor der Abscheidung miteinander. Es kommt zu CVD-Prozessen (chemical vapor deposition), die zur Nukleus- und Partikelbildung führen und der Konformität und der Homogenität der abgeschiedenen Schicht abträglich sind.
  • Herkömmlicherweise erfolgt das Entfernen der Präkursoren im Zuge eines Prozesszyklus durch Evakuieren mittels einer Pumpvorrichtung, die die Prozesskammer weit gehend evakuiert. Ein solches Verfahren ist aus der US 5,916,365 (Sherman) bekannt.
  • Nach einem weiteren üblichen Verfahren werden die Präkursoren jeweils mittels eines chemisch inerten Spülgases aus der Prozesskammer verdrängt.
  • Das Entfernen der Präkursoren (purge, im Folgenden Purgeschritt) beansprucht einen wesentlichen Anteil an der gesamten Dauer eines Prozesszyklus. Die Dauer eines Prozesszyklus ergibt sich aus der Abscheidedauer des Präkursors, typischerweise 200 bis 500 Millisekunden, und der Dauer der Purgeschritte, typischerweise etwa 3 Sekunden. Dabei lassen sich für ein Entfernen eines Präkursors mittels einer Vakuumpumpe kürzere Purgezeiten realisieren als mittels eines Spülvorgangs. Eine innerhalb eines Prozesszyklus von etwa 5 Sekunden gebildete monomolekulare Einzellage weist eine Schichtdicke von etwa 0,1 Nanometer auf. Das Abscheiden einer Schicht von 20 Nanometer erfordert dann eine Prozessdauer von etwa 20 Minuten. Die lange Prozessdauer bestimmt die Prozesskosten bzw. beschränkt den Durchsatz an Substraten an einem Prozessreaktor.
  • In der DE 44 01 718 C1 ist eine Vorrichtung zur PVD-Beschichtung von Oberflächen von Werkstücken in einer Prozesskammer beschrieben. Nach einer Beschickung der Prozesskammer mit einem Werkstück wird das Evakuieren der Prozesskammer dadurch beschleunigt, dass die Prozesskammer über eine Druckausgleichsverbindung mit einer Pufferkammer verbunden wird.
  • Die DE 1 446 262 bezieht sich auf eine Hochvakuum-Bedampfungsanlage, bei der zwei Hochvakuumkessel zur Hochvakuum-Bedampfung von Werkstücken vorgesehen sind und abwechselnd beschickt werden. Ist die Prozessierung eines Werkstücks im ersten Kessel abgeschlossen, in dem während der Bedampfung ein Hochvakuum herrscht, so wird der erste Kessel mit dem zweiten Kessel, der zunächst zur Beschickung unter Atmosphärendruck steht, verbunden. Dadurch wird im zweiten Kessel ein Vorvakuum erzeugt, das den Evakuierungsprozess des zweiten Kessels beschleunigt.
  • Eine weitere Hochvakuum-Beschichtungsvorrichtung, bei der das Evakuieren einer Prozesskammer durch Druckausgleich mit einer Hilfskammer unterstützt wird, ist aus der US 1 321 640 bekannt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht mittels sequentieller Gasphasenabscheidung zur Verfügung zu stellen, das gegenüber herkömmlichen Verfahren kürzere Prozesszykluszeiten und einen höheren Durchsatz an Substraten an einem Prozessreaktor ermöglicht. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung zur Verfügung zu stellen, der im Vergleich zu herkömmlichen ALD-Reaktoren kürzere Prozesszykluszeiten für das Abscheiden einer Schicht ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Ein die Aufgabe lösender Prozessreaktor weist die im kennzeichnenden Teil des Patenanspruchs 12 genannten Merkmale auf. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils untergeordneten Patentansprüchen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt also das Entfernen eines Prozessgases aus einer Prozesskammer eines Prozessreaktors durch mindestens teilweisen Druckausgleich einer Druckdifferenz zwischen der Prozesskammer und einer Hilfskammer, in der zu Beginn des Druckausgleichs ein wesentlich niedrigerer Hilfsdruck herrscht. Durch den Druckausgleich wird das Prozessgas in der Prozesskammer um mehrere Größenordnungen verdünnt.
  • Bevorzugt beträgt dabei der Hilfsdruck maximal ein Zehntel des Prozessdrucks. Die Hilfskammer weist bevorzugt ein Volumen auf, das mindestens dem Zehnfachen eines Volumens der Prozesskammer entspricht. Für Prozesskammern für ALD-Prozesse werden generell kleine Kammervolumen angestrebt, um den diffusionsbestimmten Abscheidungsprozess zu beschleunigen. Typischerweise weisen ALD-Prozesskammern eine gerade zur Aufnahme des Substrats ausreichende Querschnittsfläche und eine sehr geringe Höhe von wenigen Zentimetern auf. Daher lassen sich auch großvolumige Hilfskammern mit etwa dem 50-fachen oder 100-fachen des Kammervolumens der Prozesskammer in durchaus praktikabler Weise realisieren.
  • Das zu prozessierende Substrat befindet sich also während der Abscheidung in einer Prozesskammer mit kleinem Volumen. In der Prozesskammer herrscht während der Abscheidung eines Präkursors ein Prozessdruck. In der Hilfskammer herrscht ein gegenüber dem Prozessdruck deutlich geringerer Hilfsdruck.
  • Nach der Abscheidung des Präkursors kann nun sehr rasch das Prozessgas aus der Prozesskammer entfernt werden, indem ein Druck- bzw. Konzentrationsausgleich zwischen der Prozesskammer und der Hilfskammer herbeigeführt wird.
  • Während des Einleitens der Prozessgase wird dabei nach einer ersten bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Druckdifferenz zwischen dem Hilfsdruck und dem Prozessdruck mittels einer differenziellen Pumpvorrichtung aufrecht erhalten. Der Druckausgleich wird dann mindestens teilweise durch Abschalten der differenziellen Pumpvorrichtung herbeigeführt. Gegenüber herkömmlichen Verfahren, die Pro zesskammer mittels Pumpen zu evakuieren, wird erfindungsgemäß das Entleeren der Prozesskammer durch den Druckgradienten zwischen der Prozesskammer und der Hilfskammer unterstützt.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Prozesskammer und die Hilfskammer während des Einleitens eines der Prozessgase bzw. während der Abscheidung mittels einer steuerbaren Trennvorrichtung voneinander hermetisch abgedichtet. Zum Druckausgleich wird die Trennvorrichtung geöffnet. Die Trennvorrichtung lässt sich nun so ausführen, dass der Druckausgleich über eine große Querschnittsfläche stattfindet. Wird ein Öffnen und ein Schließen der Trennvorrichtung hydraulisch unterstützt, so wird durch das Öffnen der Trennvorrichtung eine sehr schnelle Verdünnung des Prozessgases herbeigeführt.
  • Nach dem Verdünnen des Prozessgases in der Prozesskammer wird bei Verwendung einer differenziellen Pumpvorrichtung die differenzielle Pumpvorrichtung wieder in Betrieb gesetzt. Bei der Verwendung einer hermetischen Trennvorrichtung wird diese geschlossen und der Druck in der Hilfskammer wieder auf den Hilfsdruck reduziert.
  • Nach dem Inbetriebsetzen der differenziellen Pumpvorrichtung bzw. dem Schließen der Trennvorrichtung wird der Prozesskammer ein weiteres Prozessgas zugeführt. Das weitere Prozessgas verdrängt sich noch in der Prozesskammer befindende Restanteile des ersten Prozessgases aus der Prozesskammer.
  • In bevorzugter Weise wird jedoch ein Rückströmen des ersten Prozessgases in die Prozesskammer durch eine steuerbare Ventileinrichtung und/oder ein Einleiten des weiteren Prozessgases bereits während des Druckausgleichs vermieden. Beim weiteren Prozessgas handelt es sich bevorzugt um ein solches, das einen weiteren Präkursor enthält und unter Prozessbedingungen zugeführt wird, die eine unmittelbare Reaktion mit dem im ersten Prozessgas enthaltenen Präkursor ausschließen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als das weitere Prozessgas ein chemisch inertes Spülgas vorgesehen.
  • Die für den Purgeschritt benötigte Zeit lässt sich vorteilhafterweise weiter reduzieren, wenn, wie nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, die Hilfskammer laufend, also sowohl während des Druckausgleichs als auch während der Abscheidung in der Prozesskammer evakuiert wird.
  • Ein Evakuieren bzw. ein Entfernen von Restanteilen des ersten Prozessgases aus der Hilfskammer bei gleichzeitigem Einleiten eines weiteres Prozessgases in die Prozesskammer zur Fortführung der Abscheidung ermöglicht einen quasi parallelen Betrieb von Reaktionskammer und Hilfskammer, wie er herkömmlicherweise nicht möglich ist. Der quasi parallele Betrieb von Prozesskammer und Hilfskammer reduziert den Zeitbedarf für einen Prozesszyklus eines Abscheidungsprozesses erheblich, da das Entfernen des ersten Prozessgases teilweise gleichzeitig mit der Abscheidung des Präkursors aus einem weiteren Prozessgas erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit einem erfindungsgemäßen Prozessreaktor zum Erzeugen einer Schicht auf einem in einer Prozesskammer des Prozessreaktors angeordneten Substrat mittels einer sequentiellen Gasphasenabscheidung, in deren Verlauf aufeinander folgend mindestens ein erstes und ein zweites Prozessgas jeweils abwechselnd in die Prozesskammer eingeleitet und aus der Prozesskammer entfernt werden, durchführen. Dabei weist der Prozessreaktor erfindungsgemäß eine bis zu einem gegenüber einem in der Prozesskammer während der Abscheidung herrschenden Prozessdruck wesentlich niedrigeren Hilfsdruck evakuierbare und abwechselnd mit der Prozesskammer zu verbindende oder von der Prozesskammer zu trennende Hilfskammer zur Verdünnung mindestens eines der Prozessgase auf.
  • Zwischen der Hilfskammer und der Prozesskammer ist eine steuerbare Trennvorrichtung angeordnet, die in einem geschlossenen Zustand die Prozesskammer gegen die Hilfskammer verschließt und in einem geöffneten Zustand die Prozesskammer mit der Hilfskammer verbindet.
  • Alternativ oder ergänzend zur Trennvorrichtung ist eine differenzielle Pumpvorrichtung vorgesehen, die eine zwischen einem Prozessdruck in der Prozesskammer und einem Hilfsdruck in der Hilfskammer herrschende Druckdifferenz erzeugt.
  • Ergänzend weist die Prozesskammer eine Ventileinrichtung auf. Die Ventileinrichtung verhindert ein Rückströmen eines Prozessgases aus der Hilfskammer in die Prozesskammer.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei für. einander entsprechende Bauteile und Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Prozessreaktor nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Prozessreaktor nach einem zweiten Aus führungsbeispiel mit einer geschlossenen Trennvorrichtung und
  • 3 einen schematischen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Prozessreaktor nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • In der 1 ist ein Prozessreaktor 1 mit einer Prozesskammer 10 und einer Hilfskammer 20 dargestellt, wobei die Hilfskammer 20 die Prozesskammer 10 allseitig umgibt. Die Prozesskammer 10 weist eine Kammerwandung 12 auf, die gemeinsam mit einer Trennvorrichtung 11 im gezeigten, geschlossenen Zustand die Prozesskammer 10 gegen die Hilfskammer 20 hermetisch abdichtet. Im Inneren der Prozesskammer 10 ist ein Suszeptor 4 vorgesehen, auf dem ein Substrat 3 aufliegt. Zwischen der Kammerwandung 12 und den gegen die Kammerwandung 12 beweglichen Trennvorrichtungen 11 sind Dichtungen 5 angeordnet. Im geschlossenen Zustand der Trennvorrichtung 11 schließen die Dichtungen 5 die Prozesskammer 10 hermetisch gegen den die Prozesskammer 10 anschließende Hilfskammer 20 ab.
  • Während der Abscheidung wird über Zuführungen 61 ein Prozessgas in die Prozesskammer 10 eingeleitet. Gleichzeitig wird die Hilfskammer 20 über eine Absaugvorrichtung 62 evakuiert. Nach einer Abscheidung eines ersten Präkursors aus einem ersten Prozessgas wird die Trennvorrichtung 11 mit hydraulischer Unterstützung geöffnet, etwa durch Aufklappen oder durch Verschieben in vertikaler oder horizontaler Richtung. Da in der Prozesskammer 10 ein deutlich höherer Prozessdruck herrscht als in der Hilfskammer 20, wird das Prozessgas aus der Prozesskammer 10 austreten und die Hilfskammer 20 füllen. Dieser Prozess wird durch gleichzeitiges Einleiten eines weiteren Prozessgases, etwa eines Spülgases, mittels der Zuführungen 61 unterstützt. Durch andauerndes Evakuieren der Hilfskammer 20 über Abführungen 62 wird zwischen der Prozesskammer 10 und der Hilfskammer 20 eine Druckdifferenz aufrecht erhalten, die das Austreiben des ersten Prozessgases aus der Prozesskammer 10 unterstützt. Nach einer Zeit, die kurz ist gegenüber herkömmlichen Purgeschritten, wird die Trennvorrichtung 11 mit hydraulischer Unterstützung wieder geschlossen. Parallel dazu wird die Hilfskammer 20 weiter evakuiert und Restanteile der Prozessgase entfernt. Dieser Vorgang hält an, während gleichzeitig in der Prozesskammer 10 eine Abscheidung mit dem folgenden Präkursor gesteuert wird.
  • Der Zeitaufwand für das Entfernen eines Prozessgases aus der Prozesskammer 10 ist gegenüber herkömmlichen Verfahren in üblichen ALD-Prozessreaktoren deutlich reduziert.
  • Der in der 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Prozessreaktor unterscheidet sich von dem in der 1 dargestellten Prozessreaktor durch die Ausführung und Anordnung der Trennvorrichtung. Im in der 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prozessreaktors sind eine Mehrzahl von Klappen 13 als Trennvorrichtung vorgesehen. Die Klappen 13 und den Klappen 13 zugeordnete Dichtungen 5 sind so außerhalb eines geheizten Bereichs der Prozesskammer 10 angeordnet. Der geheizte Bereich einer Prozesskammer 10 ist dabei in der Regel der zu einer zu bearbeitenden Substratoberfläche orientierte Bereich der Prozesskammer 10.
  • In der 3 sind die Klappen 13 des zweiten Ausführungsbeispiels aus der 2 im geöffneten Zustand dargestellt. Durch eine Vielzahl von nach unten geöffneten Klappen 13 wird in sehr kurzer Zeit ein großer Öffnungsquerschnitt zwischen der Prozesskammer 10 und der anschließenden Hilfskammer 20 erzielt. Durch die gegenüberliegende Anordnung der Klappen 13 zu Zuführungen 61 wird bei gleichzeitigem Einleiten eines Spülgases über die Zuführungen 61 ein Austreiben des Prozessgases aus der Prozesskammer 10 vorteilhaft unterstützt.
  • 1
    Prozessreaktor
    10
    Prozesskammer
    11
    Trennvorrichtung
    12
    Kammerwandung
    13
    Klappen
    20
    Hilfskammer
    3
    Substrat
    4
    Suszeptor
    5
    Dichtung
    61
    Zuführung
    62
    Abführung

Claims (15)

  1. Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem in einer Prozesskammer (10) eines Prozessreaktors (1) angeordneten Substrat (3) mittels einer sequentiellen Gasphasenabscheidung, in deren Verlauf aufeinander folgend mindestens ein erstes und ein zweites Prozessgas jeweils abwechselnd in die Prozesskammer (10) eingeleitet und aus der Prozesskammer (10) entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum teilweisen Entfernen mindestens eines der Prozessgase das Prozessgas durch einen mindestens teilweisen Druckausgleich einer zwischen einem in der Prozesskammer (10) herrschenden Prozessdruck und einem zum Beginn des Druckausgleichs wesentlich niedrigeren Hilfsdruck in einer Hilfskammer (20) des Prozessreaktors (1) vorliegenden Druckdifferenz verdünnt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsdruck zu Beginn des Druckausgleichs mit maximal einem Zehntel des Prozessdrucks vorgesehen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskammer (20) mit mindestens dem Zehnfachen eines Volumens der Prozesskammer (10) vorgesehen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem Prozessdruck und dem Hilfsdruck während des Einleitens eines der Prozessgase durch einen zwischen der Hilfskammer (20) und der Prozesskammer (10) wirkenden Pumpvorgang aufrecht erhalten und der Druckausgleich mindestens teilweise durch Beenden des Pumpvorgangs herbeigeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem Prozessdruck und dem Hilfsdruck während eines Einleitens eines der Prozessgase mittels einer in einem geschlossenen Zustand die Prozesskammer (10) hermetisch gegen die Hilfskammer (20) abdichtenden Trennvorrichtung (11) sowie Abpumpen der Hilfskammer (20) erzeugt und der Druckausgleich mindestens teilweise durch Öffnen der Trenneinrichtung (11) herbeigeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem Pressdruck und dem Hilfsdruck jeweils nach dem Verdünne des ersten Prozessgases durch einen Pumpvorgang einer die Druckdifferenz zwischen dem Prozessdruck in der Prozesskammer und dem Hilfsdruck in der Hilfskammer erzeugenden Pumpvorrichtung und/oder Schließen der Trennvorrichtung (11) und Evakuieren der Hilfskammer (20) aufgebaut wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anschalten der Pumpvorrichtung und/oder dem Schließen der Trennvorrichtung (11) ein weiteres Prozessgas in die Prozesskammer (10) eingeleitet wird und in der Prozesskammer (10) befindliche Restanteile des ersten Prozessgases aus der Prozesskammer (10) verdrängt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückströmen eines der Prozessgase in die Prozesskammer (10) durch Vorsehen einer Ventileinrichtung und/oder Einleiten eines weiteren Prozessgases in die Prozesskammer (10) vermieden wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als das weitere Prozessgas ein chemisch inertes Spülgas vorgesehen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskammer (20) während des Druckausgleichs evakuiert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Evakuierens der Hilfskammer (2) ein zweites, einen zur Abscheidung bestimmten Präkursor aufweisendes Prozessgas in die Prozesskammer (10) eingeleitet wird.
  12. Prozessreaktor mit – einer zum Erzeugen einer Schicht auf einem Substrat (3) mittels einer sequentiellen Gasphasenabscheidung, in deren Verlauf aufeinanderfolgend mindestens ein erstes und ein zweites Prozessgas jeweils abwechselnd in die Prozesskammer (10) eingeleitet und aus der Prozesskammer (10) entfernt werden, geeigneten Prozesskammer (10), – einem im Inneren der Prozesskammer (10) angeordneten Suszeptor (4), auf dem das Substrat (3) aufliegt und – Zuführungen (61) zum Einleiten von Prozessgasen, gekennzeichnet durch eine bis zu einem gegenüber einem in der Prozesskammer (10) während der Abscheidung herrschenden Prozessdruck wesentlich niedrigeren Hilfsdruck evakuierbare und abwechselnd mit der Prozesskammer (10) zu verbindende oder von der Prozesskammer (10) zu trennende Hilfskammer (20) zur Verdünnung mindestens eines der Prozessgase.
  13. Prozessreaktor nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine in einem geschlossenen Zustand die Prozesskammer (10) gegen die Hilfskammer (20) verschließende und in einem geöff neten Zustand die Hilfskammer (20) und die Prozesskammer (10) verbindende Trennvorrichtung (11).
  14. Prozessreaktor nach einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine eine zwischen einem Prozessdruck in der Prozesskammer (10) und einem Hilfsdruck in der Hilfskammer (20) wirksame Druckdifferenz erzeugende Pumpvorrichtung.
  15. Prozessreaktor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine ein Rückströmen eines Prozessgases aus der Hilfskammer (20) in die Prozesskammer (10) blockierende Ventileinrichtung.
DE10245537A 2002-09-30 2002-09-30 Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer Expired - Fee Related DE10245537B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10245537A DE10245537B4 (de) 2002-09-30 2002-09-30 Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer
PCT/DE2003/003188 WO2004031439A2 (de) 2002-09-30 2003-09-24 Verfahren und prozessreaktor zur sequentiellen gasphasenabscheidung
US10/529,412 US20060127576A1 (en) 2002-09-30 2003-09-24 Method and process reactor for sequential gas phase deposition by means of a process and an auxiliatry chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10245537A DE10245537B4 (de) 2002-09-30 2002-09-30 Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10245537A1 DE10245537A1 (de) 2004-04-08
DE10245537B4 true DE10245537B4 (de) 2007-04-19

Family

ID=31984263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10245537A Expired - Fee Related DE10245537B4 (de) 2002-09-30 2002-09-30 Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20060127576A1 (de)
DE (1) DE10245537B4 (de)
WO (1) WO2004031439A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110797435B (zh) * 2019-10-16 2021-02-05 暨南大学 一种组分可调无机钙钛矿光电薄膜及其低温制备方法和器件应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1446262B2 (de) * 1960-12-10 1971-02-25 Schmidt Max, 8800 Ansbach Hochvakuum bedampfungsanlage
GB1321640A (en) * 1970-12-05 1973-06-27 Hunt C J L Vacuum metallising or vacuum coating
DE4401718C1 (de) * 1994-01-21 1995-08-17 Anke Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Vakuumatmospähre

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5216012A (en) * 1975-07-30 1977-02-07 Toshiba Corp Vacuum system
JPS54113511A (en) * 1978-02-23 1979-09-05 Seiko Epson Corp Vacuum unit
US4504194A (en) * 1982-05-24 1985-03-12 Varian Associates, Inc. Air lock vacuum pumping methods and apparatus
US5357996A (en) * 1990-08-18 1994-10-25 Oxford Glycosystems Limited Pressure regulating system
US5916365A (en) * 1996-08-16 1999-06-29 Sherman; Arthur Sequential chemical vapor deposition
JP2000195803A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Shibaura Mechatronics Corp 真空処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1446262B2 (de) * 1960-12-10 1971-02-25 Schmidt Max, 8800 Ansbach Hochvakuum bedampfungsanlage
GB1321640A (en) * 1970-12-05 1973-06-27 Hunt C J L Vacuum metallising or vacuum coating
DE4401718C1 (de) * 1994-01-21 1995-08-17 Anke Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Vakuumatmospähre

Also Published As

Publication number Publication date
DE10245537A1 (de) 2004-04-08
WO2004031439A2 (de) 2004-04-15
WO2004031439A3 (de) 2004-11-04
US20060127576A1 (en) 2006-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4412915B4 (de) Plasmabehandlungsanlage, Verfahren zu deren Betrieb und Verwendung derselben
DE112014005386B4 (de) Verbessertes plasmaaktiviertes ALD-System
DE4412902A1 (de) Verfahren zur Erhöhung der Beschichtungsrate, Verfahren zur Reduzierung der Staubdichte in einem Plasmaentladungsraum und Plasmakammer
DE4241932C2 (de) Verfahren sowie Vorrichtung zur Steuerung des Gasflusses bei CVD-Prozessen
DE69133254T2 (de) Arbeitsverfahren für Vakuumbehandlungsvorrichtung
DE69937554T2 (de) Synchron gemultiplexte architektur für vakuumverfahren mit einem überschuss nahenull
DE69735271T2 (de) Verfahren zum Reinigen eines Vakuumbearbeitungskammer einschliesslich der Gaseinlassöffnung
EP0307539A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten
EP2521804B1 (de) Inline-beschichtungsanlage
EP3127141A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur oberflächenbehandlung von substraten
DE112015003176T5 (de) Düsenkopf, Vorrichtung und Verfahren, die dazu geeignet sind, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen zu unterziehen
DE10245537B4 (de) Verfahren und Prozessreaktor zur sequentiellen Gasphasenabscheidung mittels einer Prozess- und einer Hilfskammer
WO2009000813A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schleusen eines substrats in eine und aus einer vakuumbeschichtungsanlage
DE102017201925A1 (de) PE-ALD-Verfahren mit reduzierter Kontamination auf Quarzbasis
EP1344243A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von halbleitersubstraten
DE102004019741B4 (de) Plasmareaktor zur Oberflächenmodifikation von Gegenständen
DE10141084A1 (de) Vorrichtung zur Abscheidung von dünnen Schichten auf einem Stubstrat und entsprechendes Verfahren
DE102008050196A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden einer Gradientenschicht
EP0293607B1 (de) Vorrichtung zum Aufstäuben dünner Schichten auf ein Substrat
DE102022102768A1 (de) Symmetrischer Prozessreaktor
DE102011114852A1 (de) Einschleusvorrichtung für eine Vakuumanlage
DE10253512A1 (de) Rundläufermaschine für CVD-Beschichtungen
DE102017101202B4 (de) Verfahren und Vakuumanordnung
DE102007016026A1 (de) Vakuumbeschichtungsanlage mit Abscheidevorrichtung im Restgasstrang
EP2568061A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtung eines Substrates

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee