DE112012005276T5

DE112012005276T5 - Abscheidungssysteme mit Reaktionskammern, die zur In-Situ Metrologie ausgebildet sind, und verwandte Verfahren

Info

Publication number: DE112012005276T5
Application number: DE112012005276.5T
Authority: DE
Inventors: Ed Lindow; Ronald Bertram; Claudio Canizares
Original assignee: Soitec SA
Current assignee: Soitec SA
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-10-09
Also published as: WO2013088213A1; KR20140103291A; TWI570285B; JP6133888B2; TW201323670A; SG11201402877YA; FR2984923B1; CN103987877A; FR2984923A1; JP2015502055A; CN103987877B

Abstract

Abscheidungssysteme umfassen eine Reaktionskammer (102), wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter (104) zur Erhitzung von Material innerhalb der Reaktionskammer, und wenigstens eine Metrologie-Vorrichtung (106) zur in situ Detektion und/oder Messung einer Eigenschaft eines Werkstücksubstrats innerhalb der Reaktionskammer (102). Eine oder mehrere Kammerwände können für die Wärmestrahlung und Strahlungssignale, die von der Metrologie-Vorrichtung empfangen werden können, durchlässig ausgebildet sein, so dass die Strahlung jeweils in die und aus der Reaktionskammer geleitet werden kann. Wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material ist zur Abschirmung eines Sensors (108) der Metrologie-Vorrichtung (106) von zumindest einem Teil der Wärmestrahlung angeordnet. Verfahren zur Bildung eines Abscheidungssystems umfassen das Bereitstellen eines solchen Volumens aus undurchlässigem Material an einer Position, die den Sensor vor der Wärmestrahlung abschirmt. Verfahren zur Verwendung eines Abscheidungssystems umfassen das Abschirmen des Sensors vor zumindest einem Teil der Wärmestrahlung.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Der Gegenstand dieser Anmeldung betrifft den Gegenstand der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/526,137, die am 22. August 2011 im Namen von Bertram et al. mit dem Titel ”DEPOSITION SYSTEMS HAVING ACCESS GATES AT DESIRABLE LOCATIONS, AND RELATED METHODS” eingereicht wurde, den Gegenstand der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/526,143, die am 22. August 2011 im Namen von Bertram et al. mit dem Titel ”DEPOSITION SYSTEMS INCLUDING A PRECURSOR GAS FURNACE WITHIN A REACTION CHAMBER, AND RELATED METHODS”, und den Gegenstand der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/526,148, die am 22. August 2011 im Namen von Bertram et al. mit dem Titel ”DIRECT LIQUID INJECTION FOR HALIDE VAPOR PHASE EPITAXY SYSTEMS AND METHODS”, wobei die gesamte Offenbarung jeder Anmeldung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf Systeme zur Abscheidung von Materialien auf Substraten, und auf Verfahren zur Herstellung und Verwendung solcher Systeme. Insbesondere betreffen Ausführungsformen der Erfindung Gasphasenepitaxie-(VPE)-Verfahren und chemische Dampfabscheidung-(CVD)-Verfahren zur Abscheidung von III–V Halbleitermaterialien auf Substraten, und Verfahren zur Herstellung und Verwendung solcher Systeme.
HINTERGRUND
Die chemische Dampfabscheidung (CVD) ist ein chemischer Prozess, der verwendet wird, um feste Materialien auf Substraten abzuscheiden, und wird üblicherweise bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet. In chemischen Dampfabscheidungsverfahren wird ein Substrat einem oder mehreren Reaktionsgasen ausgesetzt, die auf so eine Weise reagieren, sich zersetzen oder sowohl reagieren als auch sich zersetzen, dass dies zur Abscheidung von festem Material auf der Oberfläche des Substrats führt.
Eine bestimmte Art des CVD-Verfahrens wird im Stand der Technik als Gasphasenepitaxie (VPE) bezeichnet. In VPE-Verfahren wird ein Substrat einem oder mehreren Reagensdämpfen in einer Reaktionskammer ausgesetzt, die auf so eine Weise reagieren, sich zersetzen oder sowohl reagieren als auch sich zersetzen, dass dies zur epitaktischen Abscheidung von festem Material auf der Oberfläche des Substrats führt. VPE-Verfahren werden häufig verwendet, um III–V Halbleitermaterialien abzuscheiden. Wenn einer der Reagensdämpfe in einem VPE-Verfahren Hydrid-Dampf umfasst, kann das Verfahren als Hydrid-Gasphasenepitaxie-Verfahren (HVPE) bezeichnet.
HVPE-Verfahren werden verwendet, um III–V Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Galliumnitrid (GaN) zu bilden. In solchen Verfahren erfolgt das epitaktische Wachsen von GaN auf einem Substrat aufgrund einer Dampfphasenreaktion zwischen Galliumchlorid (GaCl) und Ammoniak (NH₃), die innerhalb einer Reaktionskammer bei erhöhten Temperaturen zwischen etwa 500°C und etwa 1100°C durchgeführt wird. Das NH₃ kann aus einer normalen NH₃-Gasquelle zugeführt werden.
In einigen Verfahren wird der GaCl-Dampf durch Einleiten von Chlorwasserstoff(HCl)-Gas (das aus einer normalen HCl-Gasquellen zugeführt werden kann) über beheiztem flüssigem Gallium (Ga) zur in situ Bildung von GaCl in der Reaktionskammer gebildet. Das flüssige Gallium kann auf eine Temperatur zwischen etwa 750°C und etwa 850°C erhitzt werden. Das GaCl und das NH₃ können auf (z. B., über) eine Oberfläche eines erhitzten Substrats, wie beispielsweise eines Wafers aus Halbleitermaterial, gerichtet werden. Das am 30. Januar 2001 an Solomon et al. erteilte US-Patent Nr. 6,179,913 beschreibt ein Gasinjektionssystem zur Verwendung in derartigen Systemen und Verfahren, wobei die gesamte Offenbarung dieses Patents hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Bei solchen Systemen kann es zur Auffüllung der flüssigem Galliumquelle notwendig sein, die Reaktionskammer für eine Atmosphäre zu öffnen. Weiterhin ist es möglich, dass bei solchen Systemen die Reaktionskammer in situ nicht gereinigt werden kann.
Zur Lösung derartiger Probleme sind Verfahren und Systeme entwickelt worden, die eine externe GaCl₃ Vorläuferquelle, die direkt in die Reaktionskammer eingespritzt wird, verwenden. Beispiele für solche Verfahren und Systeme sind beispielsweise in der am 10. September 2009 im Namen von Arena et al. veröffentlichten US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US 2009/0223442 A1 offenbart, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Diese Zusammenfassung dient der Einführung einer Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form, wobei diese Konzepte in der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung genauer beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, noch soll sie verwendet werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstandes zu beschränken.
In einigen Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung Abscheidungssysteme. Die Abscheidungssysteme umfassen eine Reaktionskammer mit einer oder mehreren Kammerwänden. Wenigstens ein Wärmestrahlungsemitter ist so konfiguriert, um Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände und in das Innere der Reaktionskammer zu emittieren. Die Wärmestrahlung kann Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums umfassen. Die zumindest eine Kammerwand, durch die die Wärmestrahlung übertragen wird, umfasst ein transparentes Material, das wenigstens im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung über den Wellenlängenbereich durchlässig ist. Die Abscheidungssysteme umfassen ferner wenigstens eine Metrologie-Vorrichtung mit einem Sensor. Der Sensor ist außerhalb der Reaktionskammer angeordnet, und ausgerichtet und konfiguriert, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das vom Inneren der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet wird, zu empfangen. Das elektromagnetische Strahlungssignal kann eine oder mehrere Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenbereichs, über den die Wärmestrahlung emittiert wird, umfassen. Wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material ist angeordnet, um zu verhindern, dass wenigstens ein Teil der Wärmestrahlung, die von dem wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittiert wird, durch den Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung erfasst wird. Das undurchlässige Material ist für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich, über den die Wärmestrahlung emittiert wird, undurchlässig.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung Verfahren zur Bildung von Abscheidungssystemen. Wenigstens ein Wärmestrahlungsemitter kann außerhalb und benachbart zu einer Reaktionskammer mit einer oder mehreren Kammerwänden angeordnet werden. Der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter kann ausgerichtet sein, um die Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände und in das Innere der Reaktionskammer zu emittieren. Der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter kann einen Emitter umfassen, der konfiguriert ist, die Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums zu emittieren. Die wenigstens eine Kammerwand, durch die die Wärmestrahlung emittiert wird, kann ausgewählt werden, ein transparentes Material aufzuweisen, das wenigstens im Wesentlichen für elektromagnetische Strahlung über den Wellenlängenbereich, über den die Wärmestrahlung emittiert wird, durchlässig ist. Ein Sensor wenigstens einer Metrologie-Vorrichtung kann außerhalb und in der Nähe der Reaktionskammer angeordnet sein. Der Sensor kann ausgerichtet sein, ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das vom Inneren der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet wird, zu empfangen. Der Sensor kann so gewählt sein, dass er einen Sensor umfasst, der konfiguriert ist, das elektromagnetische Strahlungssignal mit einer oder mehreren Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenbereichs, über den die Wärmestrahlung emittiert wird, zu erfassen.
Wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material ist an einer Position vorgesehen, um zu verhindern, dass wenigstens ein Teil der Wärmestrahlung, die von dem wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittiert wird, durch den Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung erfasst wird. Das undurchlässige Material kann gewählt werden, ein Material zu umfassen, das für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich, über den die Wärmestrahlung emittiert wird, undurchlässig ist.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung Verfahren zur Abscheidung von Material auf Werkstücksubstraten unter Verwendung von Abscheidungssystemen. Wenigstens ein Werkstücksubstrat kann in einem Innenbereich einer Reaktionskammer angeordnet werden. Wärmestrahlung kann von wenigstens einem Wärmestrahlungsemitter, der außerhalb der Reaktionskammer angeordnet ist, durch zumindest einen Abschnitt einer oder mehrerer Kammerwände der Reaktionskammer in das Innere der Reaktionskammer abgegeben werden. Die eine oder mehreren Kammerwände, durch die die Wärmestrahlung emittiert wird, umfassen ein transparentes Material, das für die Wärmestrahlung durchlässig ist. Wenigstens ein Prozessgas kann in die Reaktionskammer eingeführt werden. Das Werkstücksubstrat und/oder das wenigstens eine Prozessgas können durch die Wärmestrahlung erhitzt werden. Material von dem wenigstens einen Prozessgas kann auf dem wenigstens einen Werkstücksubstrat abgeschieden werden. Ein Sensor wenigstens einer Metrologie-Vorrichtung kann verwendet werden, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das wenigstens eine für das Werkstücksubstrat charakteristische Eigenschaft aufweist, zu erfassen. Der Sensor kann außerhalb und in der Nähe der Reaktionskammer angeordnet sein. Das von dem Sensor gemessene elektromagnetische Strahlungssignal kann über eine oder mehrere Kammerwände der Reaktionskammer, die für das elektromagnetische Strahlungssignal durchlässig ist, aus dem Inneren der Reaktionskammer zu dem Sensor geleitet werden. Der Sensor kann von wenigstens einem Teil der durch den Wärmestrahlungsemitter emittierten Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einem Volumen aus undurchlässigem Material abgeschirmt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind, besser verstanden werden, wobei:
1 eine perspektivische Schnittansicht zeigt, die schematisch eine Ausführungsform eines Abscheidungssystems darstellt, das ein Volumen aus undurchlässigem Material aufweist, das zur Abschirmung eines Sensors einer Metrologie-Vorrichtung von einer aus einem Wärmestrahlungsemitter des Abscheidungssystems abgegebenen Wärmestrahlung verwendet wird;
2 ist eine perspektivische Teilansicht des in 1 gezeigten Abscheidungssystems;
3A bis 3B sind vereinfachte und schematisch dargestellten Diagramme, die zur Darstellung von Beziehungen zwischen den Wellenlängen der Wärmestrahlung, die von den Wärmestrahlungsemittern des Abscheidungssystems der 1 und 2 emittiert wurden, und der Durchlässigkeit des transparenten Materials (3B) und des undurchlässigen Materials (3C) als Funktion der Wellenlänge der verschiedenen Komponenten des Abscheidungssystems der 1 und 2 verwendet werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die hier dargestellten Abbildungen sind keine tatsächliche Ansichten eines bestimmtes Systems, einer Komponente oder Geräts, sondern stellen lediglich idealisierte Darstellungen dar, die der Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen.
Wie hierin verwendet, bedeutet und umfasst der Ausdruck ”III–V Halbleitermaterial” jedes Halbleitermaterial, das zumindest überwiegend aus einem oder mehreren Elementen der Gruppe IIIA des Periodensystems (B, Al, Ga, In und Ti) und einem oder mehreren Elementen der Gruppe VA des Periodensystems (N, P, As, Sb und Bi) gebildet ist. Zum Beispiel umfassen die III–V Halbleitermaterialien GaN, GaP, GaAs, InN, InP, InAs, AlN, AlP, AlAs, InGaN, InGaP, InGaNP usw., sind jedoch nicht darauf beschränkt
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff ”Gas” Gase (Fluide, die weder eine unabhängige Form noch Volumen haben) und Dämpfe (Gase, die darin aufgelöstes diffuses flüssiges oder festes Material aufweisen), und die Begriffe ”Gas” und ”Dampf” werden hierin gleichbedeutend verwendet.
1 zeigt ein Beispiel eines Abscheidungssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Abscheidungssystem 100 umfasst eine zumindest im Wesentlichen geschlossene Reaktionskammer 102, wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter 104, eine Metrologie-Vorrichtung 106 und ein Volumen aus undurchlässigem Material (nicht in 1 gezeigt), das konfiguriert und angeordnet ist, einen Sensor 108 der Metrologie-Vorrichtung 106 vor wenigstens einem Teil der durch den Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Strahlung abzuschirmen. Diese Komponenten des Abscheidungssystems 100 werden nachfolgend detaillierter beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Abscheidungssystem 100 ein CVD-System umfassen, und kann ein VPE-Abscheidungssystem (z. B., ein HVPE-Abscheidungssystem) umfassen.
Die Reaktionskammer 102 kann eine oder mehrere Kammerwände umfassen. Zum Beispiel können die Kammerwände eine horizontal ausgerichtete obere Wand 124, eine horizontal ausgerichtete untere Wand 126 und eine oder mehrere vertikal ausgerichtete laterale Seitenwände 128, die sich zwischen der oberen Wand 124 und der untere Wand 126 erstrecken, umfassen.
Das Abscheidungssystem 100 kann ferner eine Gaseinspritzvorrichtung 130 zum Einspritzen von einem oder mehreren Prozessgasen in die Reaktionskammer 102 und eine Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 zum Entlüften von Prozessgasen aus der Reaktionskammer 102 und zum Laden von Substraten in die Reaktionskammer 102 und Entladen von Substraten aus der Reaktionskammer 102 umfassen. Die Gaseinspritzvorrichtung 130 kann konfiguriert sein, ein oder mehrere Prozessgase durch eine oder mehrere der lateralen Seitenwände 128 der Reaktionskammer 102 einzublasen.
In einigen Ausführungsformen kann die Reaktionskammer 102 die geometrische Form eines länglichen rechteckigen Prismas, wie in 1 gezeigt, aufweisen. In einigen derartigen Ausführungsformen kann die Gaseinspritzvorrichtung 132 an einem ersten Ende der Reaktionskammer 102 angeordnet sein, und die Entlüftungs- und Ladeteilanordnung kann an einem gegenüberliegenden zweiten Ende der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann die Reaktionskammer 102 eine andere geometrische Form aufweisen.
Das Abscheidungssystem 100 umfasst eine Substratträgerstruktur 134 (z. B., einen Suszeptor), die konfiguriert ist, ein oder mehrere Werkstücksubstrate 136 zu halten, auf denen wünschenswerterweise Halbleitermaterial innerhalb des Abscheidungssystems 100 abgeschieden oder anderweitig vorgesehen werden soll. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Werkstücksubstrate 136 Plättchen oder Wafer umfassen. Wie in 1 gezeigt, kann die Substratträgerstruktur 134 mit einer Spindel 139 gekoppelt sein, die mit einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt sein kann (z. B., direkt strukturell gekoppelt, magnetisch gekoppelt, etc.), wie beispielsweise einem elektrischen Motor, der konfiguriert ist, die Drehung der Spindel 139 anzutreiben und damit auch die Substratträgerstruktur 134 in der Reaktionskammer 102.
Das Abscheidungssystem 100 umfasst ferner ein Gasströmungssystem zum Leiten von Prozessgasen durch die Reaktionskammer 102. Beispielsweise kann das Abscheidungssystem 100 wenigstens eine Gaseinspritzvorrichtung 130 zum Einspritzen von einem oder mehreren Prozessgasen in die Reaktionskammer 102 an eine erste Position und eine Vakuumvorrichtung 133 zum Ziehen von einem oder mehreren Prozessgasen durch die Reaktionskammer 102 von der ersten Position 103A zu einer zweiten Position 103B und zum Absaugen des einen oder der mehreren Prozessgase aus der Reaktionskammer 102 an der zweiten Position 103B umfassen. Die Gaseinspritzvorrichtung 130 kann zum Beispiel einen Gaseinspritzverteiler mit Anschlüssen umfassen, die mit den Leitungen zum Befördern eines oder mehrerer Prozessgase von Prozessgasquellen gekoppelt sind.
Mit erneutem Bezug auf 1 kann das Abscheidungssystem 100 fünf Gaseinlassleitungen 140A–140E, die Gase von den jeweiligen Prozessgasquellen 142A–142E zur Gaseinspritzvorrichtung 130 befördern. Wahlweise können Gasventile (141A–141E) zur selektiven Steuerung des Gasflusses durch die jeweiligen Gaseinlassleitungen 140A–140E verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens eine der Gasquellen 142A–142E eine externe GaCl₃ und/oder InCl₃ und/oder AlCl₃ Quelle umfassen, wie in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US 2009/0223442 A1 beschrieben. GaCl₃, InCl₃ und AlCl₃ können in Form eines Dimers, wie beispielsweise jeweils Ga₂Cl₆, In₂Cl₆ und Al₂Cl₆ vorkommen. Somit kann zumindest eine der Gasquellen 142A–142F ein Dimer wie Ga₂Cl₆, In₂Cl₆ oder Al₂Cl₆ umfassen.
In Ausführungsformen, in denen eine oder mehrere der Gasquellen 142A–142E eine GaCl₃ Quelle ist oder enthält, kann die GaCl₃ Quelle ein Reservoir aus flüssigem GaCl₃, das bei einer Temperatur von wenigstens 100°C (zum Beispiel etwa 130°C) gehalten wird, und physikalische Mittel zur Erhöhung der Verdampfungsrate des flüssigen GaCl₃ umfassen. Ein solches physikalisches Mittel kann beispielsweise eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, das flüssige GaCl₃ durchzurühren, eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, das flüssige GaCl₃ zu sprühen, eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, Trägergas schnell über das flüssige GaCl₃ strömen zu lassen, eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, Trägergas durch das flüssige GaCl₃ zu blasen, eine Vorrichtung, wie z. B. eine piezoelektrische Vorrichtung, die konfiguriert ist, das flüssige GaCl₃ mit Ultraschall zu dispergieren, und dergleichen umfassen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Trägergas, wie He, N₂, H₂ oder Ar, durch das flüssige GaCl₃ geblasen werden, während das flüssige GaCl₃ bei einer Temperatur von wenigstens 100°C gehalten wird, so dass die Gasquelle ein oder mehrere Trägergase, in dem Vorläufergas transportiert wird, umfassen kann.
In einigen Ausführungsformen können die Temperaturen der Gaseinlassleitungen 140A–140E zwischen den Gasquellen 142A–142E und der Reaktionskammer 102 gesteuert werden. Die Temperaturen der Gaseinlassleitungen 140A–140E und zugehöriger Massenstromsensoren, Steuerungen und dergleichen können von einer ersten Temperatur (beispielsweise etwa 100°C) am Ausgang der jeweiligen Gasquellen 142A–142E auf eine zweite Temperatur (beispielsweise etwa 150°C oder weniger) an der Eingangsstelle in die Reaktionskammer 102 nach und nach zunehmen, um die Kondensation der Gase (z. B., GaCl₃ Dampf) in den Gaseinlassleitungen 140A–140E zu verhindern. Wahlweise kann die Länge der Gaseinlassleitungen 140A–140E zwischen den jeweiligen Gasquellen 142A–142E und der Reaktionskammer 102 etwa drei Fuß oder weniger, etwa zwei Fuß oder weniger oder sogar etwa ein Fuß oder weniger betragen. Der Druck der Quellengase kann mit einem oder mehreren Druckregelsystemen gesteuert werden.
In weiteren Ausführungsformen kann das Abscheidungssystem 100 weniger als fünf (beispielsweise ein bis vier) Gaseinlassleitungen und jeweilige Gasquellen umfassen, oder das Abscheidungssystem 100 kann mehr als fünf (beispielsweise sechs, sieben usw.) Gaseinlassleitungen und jeweilige Gasquellen umfassen.
Die eine oder mehreren der Gaseinlassleitungen 140A–140E erstrecken sich zur Gaseinspritzvorrichtung 130. Die Gaseinspritzvorrichtung 130 kann einen oder mehrere Materialblöcke, durch die die Prozessgase in die Reaktionskammer 102 transportiert werden, umfassen. Eine oder mehrere Kühlleitungen 131 können sich durch die Materialblöcke erstrecken. Eine Kühlflüssigkeit kann dazu gebracht werden, durch die eine oder mehreren Kühlleitungen 131 zu fließen, um das Gas oder die Gase, die mithilfe der Gaseinlassleitungen 140A–140E durch die Gaseinspritzvorrichtung 130 fließen, innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs während des Betriebs des Abscheidungssystems 100 zu halten. Beispielsweise ist es wünschenswert, das Gas oder die Gase, die mithilfe der Gaseinlassleitungen 140A–140E durch die Gaseinspritzvorrichtung 130 fließen, während des Betriebs des Abscheidungssystems 100 bei einer Temperatur von weniger als etwa 200°C (beispielsweise etwa 150°C) zu halten.
Wahlweise kann das Abscheidungssystem 100 einen inneren Vorläufergasofen 138 umfassen, wie in der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/526,143 beschrieben, die am 22. August 2011 im Namen von Bertram et al. mit dem Titel ”DEPOSITION SYSTEMS INCLUDING A PRECURSOR GAS FURNACE WITHIN A REACTION CHAMBER, AND REKLATED METHODS” eingereicht wurde, wobei deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Mit erneutem Bezug auf 1 kann die Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 eine Vakuumkammer 194 umfassen, in die durch die Reaktionskammer 102 strömende Gase durch ein Vakuum in der Vakuumkammer 194 angesaugt und aus der Reaktionskammer 102 entlüftet werden. Das Vakuum in der Vakuumkammer 194 wird durch die Vakuumvorrichtung 133 erzeugt. Wie in 1 gezeigt, kann die Vakuumkammer 194 unter der Reaktionskammer 102 angeordnet sein.
Die Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 kann weiterhin eine Spülgasvorhangvorrichtung 196 umfassen, die konfiguriert und ausgerichtet ist, um einen im Wesentlichen ebenen Vorhang aus strömendem Spülgas, das von der Spülgasvorhangvorrichtung 196 und in die Vakuumkammer 194 fließt, bereitzustellen. Die Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 kann auch einen Zugang 188 aufweisen, der für das Laden der Werkstücksubstrate 136 in die und/oder Entladen derselben aus der Substratträgerstruktur 134 selektiv geöffnet werden kann und für die Bearbeitung der Werkstücksubstrate 136 unter Verwendung des Abscheidungssystems 100 selektiv geschlossen werden kann. In einigen Ausführungsformen kann der Zugang 188 wenigstens eine Platte umfassen, die zwischen einer geschlossenen ersten Position und einer offenen zweiten Position bewegbar ist. Der Zugang 188 kann sich in einigen Ausführungsformen durch eine Seitenwand der Reaktionskammer 102 erstrecken.
Die Reaktionskammer 102 kann zumindest im Wesentlichen umschlossen sein, und Zugriff auf die Substratträgerstruktur 134 durch den Zugang 188 kann verhindert werden, wenn sich die Platte von dem Zugang 188 in der geschlossenen ersten Position befindet. Zugriff auf die Substratträgerstruktur 134 durch den Zugang 188 wird ermöglicht, wenn sich die Platte des Zugangs 188 in der offenen zweiten Position befindet.
Der durch die Spülgasvorhangvorrichtung 196 emittierte Spülgasvorhang kann beim Beladen und/oder Entladen der Werkstücksubstrate 136 das Strömen des Gases aus der Reaktionskammer 102 reduzieren oder verhindern.
Die gasförmigen Nebenprodukte, Trägergase und jegliche überschüssige Vorläufergase können durch die Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 aus der Reaktionskammer 102 abgesaugt werden.
Das Abscheidungssystem 100 kann eine Vielzahl von Wärmestrahlungsemittern 104 umfassen, wie in 1 gezeigt. Die Wärmestrahlungsemitter 104 sind derart ausgebildet, dass Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums emittiert wird. Beispielsweise können die Wärmestrahlungsemitter 104 Wärmelampen (nicht gezeigt) umfassen, um Wärmeenergie in Form von elektromagnetischer Strahlung zu emittieren.
In einigen Ausführungsformen können die Wärmestrahlungsemitter 104 außerhalb und unter der Reaktionskammer 102 neben der unteren Wand 126 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen können die Wärmestrahlungsemitter 104 über der Reaktionskammer 102 neben der oberen Wand 124, neben der Reaktionskammer 102 benachbart zu einer oder mehreren lateralen Seitenwänden 128 oder an Positionen, die aus einer Kombination davon gebildet sind, angeordnet sein.
Die Wärmestrahlungsemitter 104 können in mehreren Reihen von Wärmestrahlungsemittern 104, die unabhängig voneinander steuerbar sind, angeordnet werden. Mit anderen Worten, die durch jede Reihe von Wärmestrahlungsemittern 104 emittierte Wärmeenergie ist unabhängig steuerbar. Die Reihen können quer zur Richtung der Nettogasströmung durch die Reaktionskammer 102 ausgerichtet sein, wobei dies die Richtung ist, die sich von links nach rechts aus der Sicht der 1 erstreckt. Somit können die unabhängig gesteuerten Reihen der Wärmestrahlungsemitter 104 verwendet werden, einen ausgewählten Wärmegradienten quer über den Innenbereich der Reaktionskammer 102 zu bilden, wenn dies gewünscht wird.
Die Wärmestrahlungsemitter 104 können außerhalb der Reaktionskammer 102 angeordnet und ausgebildet sein, um die Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand der Reaktionskammer 102 und in das Innere der Reaktionskammer 102 zu emittieren. Somit kann wenigstens ein Teil der Kammerwände, durch die die Wärmestrahlung in die Reaktionskammer 102 fließt, ein transparentes Material zur effizienten Übertragung der Wärmestrahlung in das Innere der Reaktionskammer 102 umfassen. Das transparente Material kann in dem Sinne transparent sein, dass das Material zumindest im Wesentlichen für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen, die der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung entsprechen, durchlässig ist. Zum Beispiel können wenigstens etwa 80%, wenigstens etwa 90%, oder sogar wenigstens etwa 95% wenigstens des Wellenlängenbereichs der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung, die auf dem transparenten Material auftrifft, durch das transparente Material und in das Innere der Reaktionskammer 102 übermittelt werden.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann das transparente Material eine transparentes feuerfestes keramisches Material, wie transparenten Quarz (d. h., Siliziumdioxid (SiO₂)) umfassen. Der transparente Quarz kann Quarzglas umfassen und eine amorphe Mikrostruktur aufweisen. Jedes andere feuerfeste Material, das sowohl bei den Temperaturen und in den Umgebungen, denen das Material während der Abscheidungsprozesse unter Verwendung des Abscheidungssystems 100 ausgesetzt ist, physikalisch und chemisch stabil ist als auch für die von den Wärmestrahlungsemittern 104 emittierte Wärmestrahlung ausreichend durchlässig ist, kann verwendet werden, um eine oder mehrere der Kammerwände des Abscheidungssystems 100 in weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Wie in 1 gezeigt, können in einigen Ausführungsformen die Wärmestrahlungsemitter 104 außerhalb und unterhalb der Reaktionskammer 102 benachbart zu der unteren Wand 126 der Reaktionskammer 102 angeordnet werden. In solchen Ausführungsformen kann die untere Wand 126 ein transparentes Material, wie transparenten Quarz umfassen, um, wie oben beschrieben, die Übertragung der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung in das Innere der Reaktionskammer 102 zu ermöglichen. Selbstverständlich können die Wärmestrahlungsemitter 104 neben anderen Kammerwänden der Reaktionskammer 102 vorgesehen sein und zumindest ein Teil solcher Kammerwände kann auch ein transparentes Material, wie hierin beschrieben, aufweisen.
Wie zuvor erwähnt, kann das Abscheidungssystem 100 eine oder mehrere Metrologie-Vorrichtungen 106 zum Detektieren und/oder Messen einer oder mehrerer Eigenschaften eines Werkstücksubstrats 136 oder eines auf dem Werkstücksubstrat 136 aufgebrachten Materials in situ im Inneren der Reaktionskammer 102 umfassen. Die eine oder mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 können beispielsweise ein oder mehrere Reflexionsmessgeräte, Deflektometer oder Pyrometer aufweisen. Deflektometer werden im Stand der Technik häufig verwendet, um beispielsweise eine Wachstumsrate und/oder eine Topographie eines auf dem Werkstücksubstrat 136 in der Reaktionskammer 102 aufgebrachten Materials zu messen. Deflektometer werden im Stand der Technik häufig verwendet, um eine Ebenheit bzw. eine Unebenheit (z. B., eine Wölbung) des Werkstücksubstrats 136 (und/oder eines darauf abgeschiedenen Materials) zu messen. Pyrometer werden im Stand der Technik häufig verwendet, um eine Temperatur des Werkstücksubstrats 136 in der Reaktionskammer 102 zu messen. Derartige Metrologie-Vorrichtungen 106 umfassen einen oder mehrere Sensoren 108 zum Detektieren und/oder Messen der elektromagnetischen Strahlung mit einer oder mehreren vorgegebenen Wellenlängen, um die jeweiligen Messungen durchzuführen. In einigen solchen Metrologie-Vorrichtungen 106 kann die empfangene und detektierte elektromagnetische Strahlung auch von der Metrologie-Vorrichtung 106 emittiert werden. Mit anderen Worten kann die Metrologie-Vorrichtung 106 die elektromagnetische Strahlung auf das Werkstücksubstrat 136 abstrahlen und dann die emittierte elektromagnetische Strahlung, nachdem diese reflektiert, abgelenkt oder auf andere Weise von dem Werkstücksubstrat 136 beeinflusst wurde, detektieren.
Die eine oder mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 und die dazugehörigen Sensoren 108 können außerhalb der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Die Sensoren 108 sind ausgerichtet und ausgebildet, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das von einem Innenbereich der Reaktionskammer 102 zu einem Außenbereich der Reaktionskammer 102 übermittelt wird, zu empfangen. Zum Beispiel können, wie in 1 gezeigt, die eine oder mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 und die dazugehörigen Sensoren 108 über der Reaktionskammer 102 neben der oberen Wand 124 angeordnet werden. Bei solchen Konfigurationen können die Sensoren 108 ausgerichtet und konfiguriert sein, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das durch die obere Wand 124 von dem Inneren der Reaktionskammer 102 zu dem Außenbereich der Reaktionskammer 102 übermittelt wird, zu empfangen. Somit kann zumindest der Teil der Kammerwand (z. B. die obere Wand 124), durch die das elektromagnetische Strahlungssignal zur Weiterleitung an die Sensoren 108 übermittelt wird, wenigstens im Wesentlichen für die Wellenlänge oder Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung, die dem elektromagnetischen Strahlungssignal entspricht, das von den Sensoren 108 empfangen wird, durchlässig sein. Wenigstens der Teil der Kammerwand, durch die das elektromagnetische Strahlungssignal zur Weiterleitung an die Sensoren 108 übermittelt wird, kann, wie hierin zuvor beschrieben ein transparentes Material, wie beispielsweise transparenten Quarz, umfassen.
Die Wellenlänge oder Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung, die dem elektromagnetischen Strahlungssignal entspricht, das von den Sensoren 108 empfangen wird, können im Infrarotbereich und/oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums und im Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, die der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung entspricht, liegen. Folglich kann die durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierte elektromagnetische Streustrahlung von den Sensoren 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 empfangen und detektiert werden, die ein Rauschen in dem erfassten elektromagnetischen Strahlungssignal erzeugen kann, das sich nachteilig auf die Erzielung genauer Messungen unter Verwendung der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 auswirken kann. Ferner dienen in bestimmten Situationen die Kammerwände der Reaktionskammer 102 dazu, die durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierte Wärmestrahlung zu den Sensoren 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 zu reflektieren und zu leiten.
Somit kann gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Abscheidungssystem 100 ferner ein oder mehrere Volumen aus undurchlässigem Material aufweisen, das selektiv angeordnet ist, um zu verhindern, dass wenigstens ein Teil der von den Wärmestrahlungsemittern 104 emittierten Wärmestrahlung von den Sensoren 108 der einen oder mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 erfasst wird. Das undurchlässige Material kann für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich, die den Wellenlängen der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung entsprechen, undurchlässig sein. Mit anderen Worten kann das undurchlässige Material für wenigstens einen Teil der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung undurchlässig sein. Beispielsweise können etwa 25% oder weniger, etwa 15% oder weniger oder sogar etwa 5% oder weniger von wenigstens dem Wellenlängenbereich der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung, die auf einer einen Millimeter dicken Probe des undurchlässigen Materials auftrifft, durch die Probe aus undurchlässigem Material übermittelt werden.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann das undurchlässige Material ein undurchlässiges feuerfestes keramisches Material, wie Opakquarz (d. h., Siliziumdioxid (SiO₂)) umfassen. Der Opakquarz kann Quarzglas umfassen und eine amorphe Mikrostruktur aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Quarz Mikroporen (d. h., Blasen) oder andere Einschlüsse, die den Quarz undurchlässig machen, umfassen. Jedes andere feuerfeste Material, das sowohl bei den Temperaturen und in den Umgebungen, denen das Material während der Abscheidungsprozesse unter Verwendung des Abscheidungssystems 100 ausgesetzt ist, physikalisch und chemisch stabil ist als auch für die von den Wärmestrahlungsemittern 104 emittierte Wärmestrahlung ausreichend undurchlässig ist, kann als das undurchlässige Material in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt, können in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere undurchlässige Körper 148, die jeweils ein Volumen aus einem derartigen undurchlässigen Material aufweisen, im Inneren der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Der eine oder die mehreren undurchlässigen Körper 148 können in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen ebene plattenförmige Strukturen umfassen. In solchen Ausführungsformen können die im Wesentlichen ebenen plattenförmigen Strukturen horizontal ausgerichtet sein, so dass sie sich im Wesentlichen parallel zu der oberen Wand 124 und der unteren Wand 126 erstrecken, wie in 1 gezeigt. Der eine oder die mehreren undurchsichtigen Körper 148 können zwischen der oberen Wand 124 und der unteren Wand 126 angeordnet sein, und können so angeordnet und ausgerichtet sein, um den Sensor oder die Sensoren 108 vor wenigstens einem Teil der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung abzuschirmen. Zum Beispiel kann ein im Allgemeinen ebener, plattenförmiger undurchlässiger Körper 148 über dem inneren Vorläufergasofen 148 in der Nähe der Gaseinspritzvorrichtung 130 angeordnet werden, und zudem können im Wesentlichen ebene, plattenförmige undurchlässige Körper 138 in der Nähe der Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132, wie in 1 gezeigt, angeordnet werden.
Weiterhin kann wenigstens ein Teil einer oder mehrerer der Kammerwände ein Volumen aus undurchlässigem Material aufweisen. Zum Beispiel zeigt 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Abscheidungssystems 100. Das undurchlässige Material ist zur besseren Darstellung der undurchlässigen Bereiche der Kammerwände in 2 mit Punkten schraffiert.
Wie in 2 gezeigt und mit erneutem Bezug auf 1, kann wenigstens ein Teil einer oder mehrerer der lateralen Seitenwände 128 ein undurchlässiges Material umfassen. Derartige laterale Seitenwände 128 können die lateralen Seitenwände 128 aufweisen, die sich in Längsrichtung entlang der Reaktionskammer 102 zwischen der Gaseinspritzvorrichtung 130 und der Entlüftungs- und Ladeteilanordnung 132 erstrecken. In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die lateralen Seitenwände 128, die sich in Längsrichtung entlang der Reaktionskammer 102 erstrecken, vollständig aus undurchlässigem Material gebildet. In weiteren Ausführungsformen kann nur ein Abschnitt der lateralen Seitenwände 128 aus undurchlässigem Material gebildet sein.
Wie zuvor erwähnt, können die Sensoren 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 außerhalb der Reaktionskammer 102 benachbart zu einer Kammerwand der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Die Kammerwand neben den Sensoren 108 kann einen oder mehrere transparente Abschnitte, die Fenster definieren, durch die ein elektromagnetisches Strahlungssignal vor dem Auftreffen auf einen Sensor 108 geleitet werden kann, sowie einen oder mehrere undurchlässige Abschnitte zur Abschirmung des Sensors 108 vor der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten elektromagnetischen Streustrahlung umfassen. Zum Beispiel sind die Sensoren 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 (1) in der Ausführungsform der 2 benachbart zu der oberen Wand 124 angeordnet. Die obere Wand 124 umfasst ein Volumen 150 aus undurchlässigem Material, und transparente Fenster 152 erstrecken sich durch das Volumen 150 aus undurchlässigem Material. Somit kann ein elektromagnetisches Strahlungssignal die transparenten Fenster 152 durchlaufen und auf die Sensoren 108 treffen, und das Volumen 150 aus undurchlässigem Material kann die Sensoren 108 vor der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten elektromagnetischen Strahlung (1) abschirmen.
Die Volumen aus undurchlässigem Material der Kammerwände können integrale Abschnitte der Kammerwände sein oder sie können zum Beispiel Platten oder anderen Körper aus undurchlässigem Material umfassen, die einfach neben den jeweiligen Kammerwänden angeordnet und gegebenenfalls mit diesen verbunden sind. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Volumen 150 aus undurchlässigem Material der oberen Wand 124 eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Struktur aus undurchlässigem Material mit sich dort hindurch ersteckenden Öffnungen, die die Fenster 152 bilden, umfassen. Das plattenförmige undurchlässige Struktur kann auf einer weiteren im Wesentlichen ebenen, plattenförmigen transparenten Struktur aus transparentem Material, die einen übrigen Abschnitt der oberen Wand 124 bildet, angeordnet und gegebenenfalls mit dieser verbunden sein.
Die 3A bis 3C sind Diagramme zur weiteren Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 3A ist ein vereinfachtes und schematisch dargestelltes Diagramm, das ein Beispiel eines Emissionsspektrums der Wärmestrahlung, die von den Wärmestrahlungsemittern 104 (1) emittiert werden kann, darstellt. Mit anderen Worten, zeigt 3A ein Diagramm der Intensität der emittierten Wärmestrahlung als Funktion der Wellenlänge der emittierten Wärmestrahlung. Die in 3A dargestellten Wellenlängen (sowie in 3B und 3C) erstecken sich von dem sichtbaren Bereich (z. B. von etwa 380 nm bis etwa 760 nm) bis zum Infrarotbereich (z. B. von etwa 750 nm bis etwa 1,0 mm) des elektromagnetischen Strahlungsspektrums. 3B zeigt ein Diagramm des Prozentanteils der elektromagnetischen Strahlung, der durch eine einen Millimeter dicke Probe des transparenten Materials einer oder mehrerer der Kammerwände, wie zuvor beschrieben, als eine Funktion der Wellenlänge für den gleichen Wellenlängenbereich, der in 3A gezeigt ist, übermittelt wird. In ähnlicher Weise zeigt 3C ein Diagramm des Prozentanteils der elektromagnetischen Strahlung, der durch eine einen Millimeter dicke Probe aus undurchlässigem Material, wie hierin zuvor beschrieben, als eine Funktion der Wellenlänge für den gleichen Wellenlängenbereich, der in 3A und 3B gezeigt ist, übertragen wird.
Bezugnehmend auf 3A kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Wellenlängenbereich definiert werden, wie z. B. ein Bereich, der sich von einer ersten Wellenlänge λ₁ zu einer zweiten Wellenlänge λ₂ in den Wärmestrahlungsemittern 104 (1) erstreckt, der konfiguriert ist, um Wärmestrahlung zu emittieren. Die Wärmestrahlungsemitter 104 können auch Wärmestrahlung mit Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen der ersten Wellenlänge λ₂ und der zweiten Wellenlänge λ₂ emittieren, jedoch wird die Wärmestrahlung über Wellenlängen emittiert, die die Wellenlängen zwischen der ersten Wellenlänge λ₁ und der zweiten Wellenlänge λ₂ umfassen. Der Sensor 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 (1) ist so ausgerichtet und ausgebildet, dass dieser ein elektromagnetisches Strahlungssignal mit einer oder mehreren vorbestimmten Signalwellenlängen, wie der in 3A gezeigten Signalwellenlänge λ_S, empfängt, die innerhalb des Wellenlängenbereichs, der sich zwischen der ersten Wellenlänge λ₁ und der zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, liegt.
Wie bereits erwähnt, können die Wärmestrahlungsemitter 104 (1) so konfiguriert werden, dass die Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand und in einen inneren Bereich der Reaktionskammer 102 emittiert wird. Die wenigstens eine Kammerwand, durch die die Wärmestrahlung übertragen wird, kann ein transparentes Material, das wenigstens im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung für wenigstens die Wellenlängen der Strahlung in dem sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ ersteckenden Bereich durchlässig ist, umfassen. Zum Beispiel veranschaulicht 3B ein Diagramm des Prozentanteils der elektromagnetischen Strahlung als Funktion der Wellenlänge, die durch eine einen Millimeter dicke Probe des transparenten Materials der einen oder der mehreren Kammerwände, durch die die Wärmestrahlung emittiert wird, übertragen wird. Wie in 3B gezeigt, kann die mittlere Durchlässigkeit des transparenten Materials wenigstens etwa 80% über den Wellenlängenbereich, der sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, betragen. In weiteren Ausführungsformen kann eine durchschnittliche Durchlässigkeit des transparenten Materials wenigstens etwa 90% oder sogar wenigstens etwa 95% über den Wellenlängenbereich, die sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, betragen.
Zusätzlich kann, wie zuvor erwähnt, das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material des Abscheidungssystems 100, das zur Abschirmung des Sensors oder der Sensoren 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 vor wenigstens einem Teil der durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierten Wärmestrahlung (1) verwendet wird, für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich, der sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, undurchlässig sein. Zum Beispiel zeigt 3C ein Diagramm des Prozentanteils der elektromagnetischen Strahlung als Funktion der Wellenlänge, die durch eine einen Millimeter dicke Probe des undurchlässigen Materials der einen oder der mehreren Kammerwände, durch die die Wärmestrahlung emittiert wird, übertragen wird. Wie in 3C gezeigt, beträgt die mittlere Durchlässigkeit des undurchlässigen Materials etwa 25% oder weniger über den Wellenlängenbereich, der sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt. In weiteren Ausführungsformen kann eine durchschnittliche Durchlässigkeit des undurchlässigen Materials etwa 15% oder weniger, oder sogar etwa 5% oder weniger, über den Wellenlängenbereich, der sich von der ersten Wellenlänge λ₁ zur zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, betragen.
In einigen Ausführungsformen können die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt werden, wenn die erste Wellenlänge λ₁ und die zweite Wellenlänge λ₂ derart definiert sind, dass die Fläche unter der Emissionsspektrumskurve für die durch die Wärmestrahlungsemitter 104 emittierte Wärmestrahlung (wie in 3A gezeigt) wenigstens etwa 50%, wenigstens etwa 60% oder sogar wenigstens etwa 70% der Gesamtfläche unterhalb des Abschnitts der Emissionsspektrumskurve im sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums (d. h., von 380 nm bis 1,0 mm) beträgt.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen Verfahren zur Herstellung und Verwendung von Abscheidungssystemen, wie hierin beschrieben.
Beispielsweise kann unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Abscheidungssystem 100 durch die Anordnung eines oder mehrerer Wärmestrahlungsemitter 104 außerhalb und benachbart zu einer Reaktionskammer 102, die eine oder mehrere Kammerwände umfasst, gebildet werden. Die Wärmestrahlungsemitter 104 sind ausgerichtet, die Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand und in das Innere der Reaktionskammer 102 zu emittieren. Die Wärmestrahlungsemitter 104 können so gewählt werden, dass sie einen Emitter umfassen, der die Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums emittiert. Der Wellenlängenbereich kann sich von einer ersten Wellenlänge λ₁ zu einer zweiten Wellenlänge λ₂ erstrecken, wie oben unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben.
Wenigstens eine der Kammerwände kann so ausgewählt werden, dass sie ein transparentes Material, das wenigstens im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung über einen zuvor mit Bezug auf 3B beschriebenen Wellenlängenbereich durchlässig ist, aufweist.
Ein Sensor 108 der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung 106 kann außerhalb und in der Nähe der Reaktionskammer 102 angeordnet sein, und der Sensor 108 kann ausgerichtet sein, ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das von einem Innenbereich der Reaktionskammer 102 zu einem Außenbereich der Reaktionskammer 102 geleitet wird, zu empfangen. Ferner kann der Sensor 108 so gewählt werden, dass der Sensor 108 das elektromagnetische Strahlungssignal mit einer oder mehreren Wellenlängen im Wellenlängenbereich, wie beispielsweise der hierin unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschriebenen Signalwellenlänge λ_S, detektiert.
Wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material kann an einer Position vorgesehen sein, die verhindert, dass wenigstens ein Teil der Wärmestrahlung, die von den Wärmestrahlungsemittern 104 emittiert wird, durch den Sensor 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 erfasst wird. Das undurchlässige Material kann gewählt werden, ein undurchlässiges Material zu umfassen, das für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich, der sich von einer ersten Wellenlänge λ₁ zu einer zweiten Wellenlänge λ₂ erstreckt, undurchlässig ist, wie zuvor unter Bezugnahme auf 3C beschrieben wurde. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Kammerwände so gewählt werden, dass sie das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfassen. Zusätzlich oder als Alternative kann ein undurchlässiger Körper gewählt werden, der das undurchlässige Material aufweist, und der undurchlässige Körper kann im Inneren der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Der Körper kann gewählt werden, dass er eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Struktur aufweist.
Wahlweise kann die Reaktionskammer 102, eine obere Wand 124, eine untere Wand 126 und wenigstens eine laterale Seitenwand 128, die sich zwischen der oberen Wand 124 und der unteren Wand 126 erstreckt, umfassen. In solchen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Wärmestrahlungsemitter 104 in einigen Ausführungsformen wahlweise außerhalb und unterhalb der Reaktionskammer 102 angrenzend an die untere Wand 126 angeordnet werden, und der Sensor 108 der einen oder der mehreren Metrologie-Vorrichtungen 106 können außerhalb und oberhalb der Reaktionskammer 102 neben der oberen Wand 124 angeordnet werden. In solchen Ausführungsformen kann die untere Wand 126 so gewählt werden, dass sie das transparente Material umfasst. Ferner kann zumindest die obere Wand 124 und/oder die wenigstens eine laterale Seitenwand 128 gewählt werden, das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material zu umfassen. Zusätzlich oder als Alternative kann ein undurchlässiger Körper 148 gewählt und im Inneren der Reaktionskammer 102, wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, angeordnet werden.
Als nicht einschränkende Beispiele können, wie zuvor beschrieben, das transparente Material ein transparentes Quarzmaterial und das undurchlässige Material ein undurchlässiges Quarzmaterial umfassen.
Verfahren zur Verwendung von Abscheidungssystemen 100 können gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Wenigstens ein Werkstücksubstrat 136 kann in einem Innenbereich einer Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Wärmestrahlung von wenigstens einem Wärmestrahlungsemitter 104 außerhalb der Reaktionskammer 102 kann durch eine oder mehrere Kammerwände der Reaktionskammer 102, die ein für die Wärmestrahlung durchlässiges transparentes Material aufweisen, in das Innere der Reaktionskammer 102 emittiert werden. Wenigstens ein Vorläufergas kann in die Reaktionskammer 102 eingeführt werden, und das Werkstücksubstrat 136 und/oder das zumindest eine Vorläufergas können unter Verwendung der Wärmestrahlung erhitzt werden. Material von dem wenigstens einem Vorläufergas kann auf dem Werkstücksubstrat 136 innerhalb der Reaktionskammer 102 abgeschieden werden. Ein Sensor 108 der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung 106 kann verwendet werden, ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das wenigstens eine Eigenschaft des Werkstücksubstrats 136 wiedergibt, (wie beispielsweise eine Eigenschaft eines auf dem Werkstücksubstrat 136 abgeschiedenen Materials) zu erfassen. Der Sensor 108 kann außerhalb und in der Nähe der Reaktionskammer 102 angeordnet sein. Das durch den Sensor 108 erfasste elektromagnetische Strahlungssignal kann aus dem Inneren der Reaktionskammer 102 über zumindest einen Teil einer oder mehrerer Kammerwände der Reaktionskammer 102, die für das elektromagnetische Strahlungssignal durchlässig sind, zu dem Sensor 108 geleitet werden. Der Sensor 108 kann vor wenigstens einem Teil der Wärmestrahlung, die von dem wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter 104 unter Verwendung des wenigstens einen Volumens aus undurchlässigem Material emittiert wird, wie zuvor beschrieben, abgeschirmt werden. Zum Beispiel kann der Sensor 108 vor wenigstens einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung wenigstens einer Kammerwand der Reaktionskammer 102, die wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, abgeschirmt werden. Zusätzlich oder als Alternative kann der Sensor 108 vor zumindest einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einen undurchlässigen Körper 148, der im Inneren der Reaktionskammer 102 angeordnet ist, wie zuvor beschrieben, abgeschirmt werden.
Weitere, nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind im Nachfolgenden dargelegt.
Ausführungsform 1: Beschichtungssystem, umfassend: eine Reaktionskammer mit einer oder mehreren Kammerwänden; wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter, der so konfiguriert ist, Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums durch wenigstens eine Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände und in einen Innenbereich der Reaktionskammer zu emittieren, wobei die wenigstens eine Kammerwand ein transparentes Material umfasst, das wenigstens im Wesentlichen für elektromagnetische Strahlung über den Wellenlängenbereich durchlässig ist; wenigstens eine Metrologie-Vorrichtung mit einem Sensor, der außerhalb der Reaktionskammer angeordnet ist, und der ausgerichtet und konfiguriert ist, ein elektromagnetisches Strahlungssignal mit einer oder mehreren Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenbereichs, die von dem Innenbereich der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet werden, zu empfangen; und wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material, wobei das undurchlässige Material für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich undurchlässig ist, wobei das zumindest eine Volumen aus undurchlässigem Material angeordnet ist, um zu verhindern, dass wenigstens einen Teil der von dem wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittierten Wärmestrahlung durch den Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung erfasst wird.
Ausführungsform 2: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 1, wobei das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material wenigstens einen Abschnitt einer Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände umfasst.
Ausführungsform 3: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 1, die ferner einen im Innenbereich der Reaktionskammer angeordneten Körper aufweist, wobei der Körper das zumindest eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst.
Ausführungsform 4: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 3, wobei der im Innenbereich der Reaktionskammer angeordnete Körper eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Struktur aufweist.
Ausführungsform 5: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsforme 1 bis 3, wobei die eine oder mehreren Kammerwände der Reaktionskammer eine obere Wand, eine untere Wand und wenigstens eine Seitenwand, die sich zwischen der oberen Wand und der unteren Wand erstreckt, umfassen.
Ausführungsform 6: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 5, wobei der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter benachbart zur unteren Wand angeordnet ist.
Ausführungsform 7: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 5 oder Ausführungsform 6, wobei die untere Wand das transparente Material umfasst.
Ausführungsform 8: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 7, wobei die untere Wand transparenten Quarz umfasst.
Ausführungsform 9: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsformen 5 bis 8, wobei zumindest ein Teil der oberen Wand ein Volumen aus undurchlässigem Material, wie beispielsweise Opakquarz, umfasst.
Ausführungsform 10: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsforme 5 bis 9, wobei wenigstens ein Abschnitt der wenigstens einen Seitenwand ein Volumen aus undurchlässigem Material, wie beispielsweise Opakquarz, umfasst.
Ausführungsform 11: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsforme 5 bis 10, wobei der Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung neben der oberen Wand angeordnet ist.
Ausführungsform 12: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsformen 5 bis 11, wobei der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter außerhalb der Reaktionskammer benachbart zur unteren Wand angeordnet ist, zumindest ein Teil der unteren Wand das transparente Material umfasst und der Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung außerhalb der Reaktionskammer benachbart zur oberen Wand angeordnet ist.
Ausführungsform 13: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 12, wobei wenigstens die obere Wand und/oder wenigstens eine Seitenwand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 14: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 13, das ferner ein weiteres Volumen aus undurchlässigem Material, das im Innenbereich der Reaktionskammer zwischen der oberen Wand und der unteren Wand angeordnet ist, umfasst.
Ausführungsform 15: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 12, wobei das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material im Innenbereich der Reaktionskammer zwischen der oberen Wand und der untere Wand angeordnet ist.
Ausführungsform 16: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsformen 1 bis 15, wobei der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter eine Vielzahl von Lampen umfasst.
Ausführungsform 17: Abscheidungssystem nach Ausführungsform 1, wobei das transparente Material transparenten Quarz umfasst.
Ausführungsform 18: Abscheidungssystem nach einem der Ausführungsformen 1 bis 17, wobei das undurchlässige Material Opakquarz umfasst.
Ausführungsform 19: Verfahren zur Ausbildung eines Abscheidungssystems, umfassend: Positionieren wenigstens eines Wärmestrahlungsemitters außerhalb und benachbart zu einer Reaktionskammer mit einer oder mehreren Kammerwänden; Ausrichten des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters, um Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände und in einen Innenbereich der Reaktionskammer zu emittieren; Auswählen des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters, so dass dieser einen Emitter aufweist, der konfiguriert ist, Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums zu emittieren; Auswählen der wenigstens einen Kammerwand, so dass diese ein transparentes Material aufweist, das wenigstens im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung über dem Wellenlängenbereich durchlässig ist; Positionieren eines Sensors der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung außerhalb und benachbart zu der Reaktionskammer; Ausrichten des Sensors, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal zu empfangen, das von einem Innenbereich der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet wird; Auswählen des Sensors, so dass dieser einen Sensor aufweist, der konfiguriert ist, das elektromagnetische Strahlungssignal an einer oder mehreren Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenbereichs zu detektieren; Bereitstellen von wenigstens einem Volumen aus undurchlässigem Material an einer Position, die verhindert, dass zumindest ein Teil der Wärmestrahlung, die von dem wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittiert wird, durch den Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung detektiert wird; und Auswählen des undurchlässigen Materials, so dass dieses ein Material aufweist, das für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Wellenlängenbereichs undurchlässig ist.
Ausführungsform 20: Verfahren nach Ausführungsform 19, ferner umfassend: Auswählen wenigstens einer Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst.
Ausführungsform 21: Verfahren nach Ausführungsform 20, ferner umfassend: Positionieren eines Körpers innerhalb des Innenbereichs der Reaktionskammer; und Auswählen des Körpers, so dass dieser ein anderes Volumen aus undurchlässigem Material umfasst.
Ausführungsform 22: Verfahren nach Ausführungsform 19, ferner umfassend: Positionieren eines Körpers innerhalb des Innenbereichs der Reaktionskammer; und Auswählen des Körpers, so dass dieser das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 23: Verfahren nach Ausführungsform 22, ferner umfassend: Auswählen des Körpers, so dass dieser eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Struktur aufweist.
Ausführungsform 24: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 19 bis 23, ferner umfassend: Auswählen der einen oder mehreren Kammerwände der Reaktionskammer, so dass diese eine obere Wand, eine untere Wand und wenigstens eine sich zwischen der oberen Wand und der unteren Wand erstreckenden Seitenwand umfassen.
Ausführungsform 25: Verfahren nach Ausführungsform 24, ferner umfassend: Positionieren des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters benachbart zur unteren Wand.
Ausführungsform 26: Verfahren nach Ausführungsform 24 oder Ausführungsform 25, ferner umfassend: Auswählen der unteren Wand, so dass diese das transparente Material umfasst.
Ausführungsform 27: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 24 bis 26, ferner umfassend: Auswählen der unteren Wand, so dass diese den transparenten Quarz umfasst.
Ausführungsform 28: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 24 bis 27, ferner umfassend: Auswählen der oberen Wand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 29: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 24 bis 28, ferner umfassend: Auswählen der wenigstens einen Seitenwand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 30: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 24 bis 29, ferner umfassend: Positionieren des Sensors der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung benachbart zur oberen Wand.
Ausführungsform 31: Verfahren nach der Ausführungsform 30, ferner umfassend: Auswählen der oberen Wand, sodass diese wenigstens einen Abschnitt mit dem transparenten Material aufweist.
Ausführungsform 32: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 24 bis 31, ferner umfassend: Positionieren des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters außerhalb der Reaktionskammer benachbart zur unteren Wand; Auswählen der unteren Wand, so dass diese das transparente Material aufweist; und Positionieren des Sensors der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung außerhalb der Reaktionskammer benachbart zur oberen Wand.
Ausführungsform 33: Verfahren nach Ausführungsform 32, das ferner das Auswählen wenigstens einer der oberen Wand und der wenigstens einen Seitenwand umfasst, sodass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweisen.
Ausführungsform 34: Verfahren nach Ausführungsform 32 oder Ausführungsform 33, ferner umfassend: Positionieren eines Körpers im Innenbereich der Reaktionskammer; und Auswählen des Körpers, so dass dieser das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 35: Verfahren zur Abscheidung von Material auf einem Werkstücksubstrat unter Verwendung eines Abscheidungssystems, umfassend: Positionieren wenigstens eines Werkstücksubstrats innerhalb eines Innenbereichs einer Reaktionskammer; Emittieren von Wärmestrahlung in den Innenbereich der Reaktionskammer von wenigstens einem Wärmestrahlungsemitter außerhalb der Reaktionskammer durch wenigstens einen Abschnitt einer oder mehrerer Kammerwände der Reaktionskammer, die ein transparentes Material umfassen, das für die Wärmestrahlung durchlässig ist; Einführen von wenigstens einem Prozessgas in die Reaktionskammer; Erwärmen des Werkstücksubstrats und/oder des wenigstens einen Prozessgases unter Verwendung der Wärmestrahlung; Abscheiden von Material von dem wenigstens einen Prozessgas auf dem wenigstens einen Werkstücksubstrat; Abtasten eines elektromagnetischen Strahlungssignals, das wenigstens eine Eigenschaft des wenigstens einen Werkstücksubstrats aufweist, mittels eines Sensors von wenigstens einer Metrologie-Vorrichtung außerhalb und benachbart zu der Reaktionskammer, wobei das elektromagnetische Strahlungssignal von dem Innenbereich der Reaktionskammer zu dem Sensor durch eine oder mehrere Kammerwände der Reaktionskammer, die für die elektromagnetische Strahlung durchlässig sind, geleitet wird; und Abschirmen des Sensors vor wenigstens einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einen Volumen aus undurchlässigem Material.
Ausführungsform 36: Verfahren nach Ausführungsform 35, wobei die Abschirmung des Sensors vor zumindest einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einem Volumen aus undurchlässigem Material das Abschirmen des Sensors vor wenigstens einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einer Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände umfasst, wobei die wenigstens eine Kammerwand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Ausführungsform 37: Verfahren nach Ausführungsform 35 oder Ausführungsform 36, wobei die Abschirmung des Sensors vor zumindest einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einem Volumen aus undurchlässigem Material das Abschirmen des Sensors von zumindest einem Teil der Wärmestrahlung unter Verwendung von wenigstens einem Körper, der im Innenbereich der Reaktionskammer angeordnet ist, umfasst, wobei der wenigstens eine Körper, der wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material umfasst.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung schränken den Umfang der Erfindung nicht ein, da diese Ausführungsformen lediglich Beispiele der Ausführungsformen der Erfindung sind, die durch den Umfang der angefügten Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente definiert ist. Jegliche äquivalenten Ausführungsformen sollen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen. Tatsächlich sind verschiedene Modifikationen der Erfindung, zusätzlich zu den hierin gezeigten und beschriebenen, wie beispielsweise alternative nützliche Kombinationen der beschriebenen Elemente, für den Fachmann aus der Beschreibung offensichtlich. Solche Modifikationen sollen ebenfalls innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Abscheidungssystem, umfassend: eine Reaktionskammer, die eine obere Wand, eine untere Wand und wenigstens eine sich zwischen der oberen Wand und der unteren Wand erstreckende Seitenwand aufweist; wenigstens einen benachbart zur unteren Wand angeordneten Wärmestrahlungsemitter, wobei der Emitter konfiguriert ist, Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums durch wenigstens eine Kammerwand der Reaktionskammer und in einen Innenbereich der Reaktionskammer zu emittieren, wobei die untere Wand der Reaktionskammer ein transparentes Material umfasst, das zumindest im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenbereich durchlässig ist, wobei die untere Wand transparenten Quarz umfasst; wenigstens eine Metrologie-Vorrichtung, die einen außerhalb der Reaktionskammer angeordneten Sensor aufweist und die ausgerichtet und konfiguriert ist, ein elektromagnetisches Strahlungssignal mit einer oder mehreren Wellenlängen in dem Wellenlängenbereich zu empfangen, das von einem Innenbereich der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet wird; und wenigstens ein Volumen aus undurchlässigem Material, wobei das undurchlässige Material für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich undurchlässig ist, wobei das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der Wärmestrahlung, der durch den wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittiert werden soll, daran gehindert wird, von dem Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung erfasst zu werden, wobei wenigstens ein Bereich der oberen Wand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, wobei das undurchlässige Material Opakquarz aufweist.
Abscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material wenigstens einen Bereich einer Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände umfasst.
Abscheidungssystem nach Anspruch 1, das ferner einen Körper, der im Innenbereich der Reaktionskammer angeordnet ist, aufweist, wobei der Körper das zumindest eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst.
Abscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Bereich der wenigstens einen Seitenwand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, wobei das undurchlässige Material Opakquarz aufweist.
Abscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung neben der oberen Wand angeordnet ist, und wenigstens ein Bereich der oberen Wand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, und wobei das undurchlässige Material Opakquarz aufweist, und wobei wenigstens ein Bereich der wenigstens einen Seitenwand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, wobei das undurchlässige Material Opakquarz aufweist.
Abscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Wärmestrahlungsemitter außerhalb der Reaktionskammer benachbart zur unteren Wand angeordnet ist, wobei wenigstens ein Bereich der untere Wand das transparente Material umfasst, und der Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung außerhalb der Reaktionskammer neben der oberen Wand angeordnet ist, und wobei die obere Wand und/oder die wenigstens eine Seitenwand das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst
Verfahren zur Bildung eines Beschichtungssystems, umfassend: Anordnen wenigstens eines Wärmestrahlungsemitters außerhalb und benachbart zu einer Reaktionskammer, die eine obere Wand, eine untere Wand und wenigstens eine sich zwischen der oberen Wand und der unteren Wand erstreckende Seitenwand aufweist; Ausrichten des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter, um Wärmestrahlung durch wenigstens eine Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände und in einen Innenbereich der Reaktionskammer zu emittieren; Auswählen des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters, so dass dieser einen Emitter umfasst, der konfiguriert ist, Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung im Infrarotbereich und/oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums zu emittieren; Auswählen der untere Wand, so dass diese ein transparentes Material umfasst, das wenigstens im Wesentlichen für die elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenbereich durchlässig ist, wobei das transparente Material Quarzmaterial umfasst; Anordnen eines Sensors wenigstens einer Metrologie-Vorrichtung außerhalb und benachbart zu der Reaktionskammer; Ausrichten des Sensors, um ein elektromagnetisches Strahlungssignal, das von einem Innenbereich der Reaktionskammer zu einem Außenbereich der Reaktionskammer geleitet wird, zu empfangen; Auswählen des Sensors, so dass dieser einen Sensor umfasst, der konfiguriert ist, das elektromagnetische Strahlungssignal mit einer oder mehreren Wellenlängen im Wellenlängenbereich zu detektieren; Bereitstellen wenigstens eines Volumens aus undurchlässigem Material an einer Position, die verhindert, dass zumindest ein Teil der Wärmestrahlung, der durch den wenigstens einen Wärmestrahlungsemitter emittiert werden soll, von dem Sensor der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung erfasst wird; und Auswählen des undurchlässigen Materials, so dass dieses ein Material umfasst, das für Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich undurchlässig ist, Auswählen der oberen Wand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material umfasst, wobei das undurchlässige Material Opakquarz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Auswählen wenigstens einer Kammerwand der einen oder mehreren Kammerwände umfasst, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Anordnen eines Körpers in dem Innenbereich der Reaktionskammer; und Auswählen des Körpers, so dass dieser das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Auswählen der wenigstens einen Seitenwand umfasst, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist, und wobei das undurchlässige Material Opakquarz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Anordnen des Sensors der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung neben der oberen Wand, Auswählen der oberen Wand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist, wobei das undurchlässige Material Opakquarz umfasst, und Auswählen der wenigstens einen Seitenwand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweist, wobei das undurchlässige Material Opakquarz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Anordnen des wenigstens einen Wärmestrahlungsemitters außerhalb der Reaktionskammer neben der unteren Wand, Auswählen der unteren Wand, sodass diese das undurchlässige Material umfasst, Anordnen des Sensors der wenigstens einen Metrologie-Vorrichtung außerhalb der Reaktionskammer neben der oberen Wand, und Auswählen der oberen Wand und/oder der wenigstens einen Seitenwand, so dass diese das wenigstens eine Volumen aus undurchlässigem Material aufweisen.