DE3930301C2

DE3930301C2 -

Info

Publication number: DE3930301C2
Application number: DE3930301A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Itami Hyogo Jp Harada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1992-05-07
Also published as: US4962727A; JP2701363B2; JPH0277578A; DE3930301A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten, umfassend einen Behälter, der eine Reaktions kammer bildet; eine beheizbare Halterung, die ein zu bearbei tendes Objekt innerhalb der Reaktionskammer hält; eine Gaszu führungseinrichtung, die einen Reaktionsgasstrom in die Reak tionskammer einleitet und gegen das zu bearbeitende Objekt richtet; und eine auf der der Gaszuführungseinrichtung gegen überliegenden Seite angeordnete Auslaßeinrichtung, die unver brauchtes Gas aus der Reaktionskammer abzieht.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 37 41 708 be kannt, wobei dort in der Reaktionskammer, die von einem Trä ger und einem Oberteil gebildet wird, eine Gasdusche vorgese hen ist, die Auslässe aufweist. Diese Auslässe sind zum Zwecke der Beschichtung eines Substrates auf die entspre chende Fläche für die Beschichtung ausgerichtet. Oberhalb eines Heizungsraumes mit einer entsprechenden Heizung ist ein Substrathalter vorgesehen, der tellerförmig ausgebildet und mit einer Antriebseinrichtung um eine Drehachse drehbar ist, die senkrecht zu einer Hauptfläche des Substrates steht.

Bei der Vorrichtung gemäß der DE-OS 37 41 708 sind in der Re aktionskammer Strahlungsbleche vorgesehen, welche den Sub strathalter mit dem Substrat umgeben und dazu dienen, die hauptsächlich vom Substrathalter ausgehende Wärmestrahlung abzuschirmen. Damit soll eine Energieeinsparung für die In frarot-Heizung erreicht und vor allem auch eine Aufheizung des Oberteiles uznd sonstiger Komponenten der Vorrichtung ver ringert werden. Die Strahlungsbleche, welche dort den Sub strathalter mit dem Substrat umgeben, haben ausschließlich eine thermische Funktion. Die Ausbildung einer speziellen elektrostatischen Elektrodenanordnung oder das Einfangen von vagabundierenden, geladenen Teilchen ist in der DE-OS 37 41 708 nicht diskutiert.

Aus der DE-PS 35 26 830 sind ein Verfahren und eine Einrich tung zum Niederschlagen eines Materials durch Zersetzung einer dampfförmigen chemischen Verbindung bekannt. Dabei ist ein Substrat auf einem Substrathalter von einer isolierenden Halterung umgeben, die Stützen für eine Maske bilden, welche oberhalb des zu beschichtenden Substrats angeordnet ist. Die Maske bildet in diesem Falle eine Elektrode, die an eine Spannungsquelle außerhalb der Reaktionskammer angeschlossen ist. Oberhalb des Substrats und der als Maske ausgebildeten Elektrode sind eine Linse, ein Strahlungsfenster sowie ein UV-Laser angeordnet, um eine impulsförmige UV-Strahlung in die Reaktionskammer zu schicken.

Die herkömmliche Vorrichtung gemäß der DE-PS 35 26 830 arbei tet in der Weise, daß zunächst ein Reaktionsgas in die Reak tionskammer eingeleitet und die Stromversorgung für die Maske als Elektrode eingeschaltet wird. Mit dem gegebenenfalls im pulsförmig betriebenen Laser wird das Reaktionsgas in der Re aktionskammer ionisiert, so daß die sonst frei vom Einlaß zum Auslaß strömenden Teilchen auf Grund der Ionisierung von der Elektrode beschleunigt und auf die Oberfläche des zu behan delnden Substrats gerichtet werden. Die Maske hat dabei zugleich eine Abbildungsfunktion. Die Beschichtung erfolgt durch eine kalte Abscheidung, bei der absichtlich keine ther mische Behandlung des Substrates erfolgt. Diese thermische Belastung des Substrats soll nämlich unbedingt vermieden wer den, so daß der Laser aus diesem Grunde nur impulsförmig be trieben wird. In dieser DE-PS 35 26 830 ist weder das uner wünschte Abscheiden von Teilchen aus dem Reaktionsgas an den Wänden der Reaktionskammer noch das Einfangen von vagabundie renden Teilchen berücksichtigt.

Aus der JP-OS 62-60 871 ist eine Reaktionskammer zur chemi schen Dampfabscheidung bekannt, wobei eine Vakuumkammer mit einem Absaugsystem auf einen vorgegebenen Druck evakuiert wird. Mit einem Gaseinleitungssystem wird ein Reaktionsgas eingeleitet, bis ein vorgegebener Druck erreicht ist. Ein Substrathalter ist mit einer Heizung versehen, um ein Sub strat auf dem Substrathalter auf eine Temperatur aufzuheizen, bei der eine Dünnschicht auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, und zwar mit einem thermischen CVD-Verfah ren. Eine Betätigungseinrichtung dient dazu, den Substrathal ter in vertikaler Richtung zu bewegen, um das Ausmaß des Teilchen-Bombardements auf die Oberfläche des Substrats durch einen elektrostatisch geladenen Körper zu verändern.

Bei der Vorrichtung gemäß der JP-OS 62-60 871 sind die Betä tigungseinrichtung mit dem Substrathalter einerseits und die Gaszuführungseinrichtung andererseits an elektrische Strom versorgungen angeschlossen, um auf diese Weise ein Teilchen- Bombardement zu erzeugen, mit dem das Substrat beschichtet wird. Ein ringförmiges Bauteil umgibt den Bereich der Reaktionskammer zwischen der Gaszuführungseinrichtung und dem Substrathalter, hat aber keinerlei elektrische oder elek trostatische Funktion, sondern bildet lediglich einen Gaszu führungsring. Die Problematik des Einfangens von vagabundie renden Teilchen sowie der Bildung von Ablagerungen in der Re aktionskammer ist dort nicht abgehandelt.

In jüngerer Zeit sind Halbleiteranordnungen wesentlich ver bessert worden, wobei ihre Integrationsdichte höher geworden ist. Dies ist mit einem raschen Fortschritt bei der Mi niaturisierung der gesamten Anordnung sowie einer Reduzierung der Dicke der verwendeten Dünnschichten einhergegangen. Dabei treten aber inzwischen Probleme auf, wenn unerwünschte Fremd körper bei der Herstellung einer Dünnschicht eingearbeitet und mit dem gewünschten Material vermischt werden, da dadurch Defekte im Muster der Dünnschicht hervorgerufen werden kön nen, was wiederum die Zuverlässigkeit der Anordnungen verrin gert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Gesamtaufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten. Diese Vorrich tung ist eine bei Atmosphärendruck mit chemischer Dampfab scheidung arbeitende Vorrichtung vertikaler Bauart, die nach stehend auch kurz als Atmosphärendruck-CVD-Vorrichtung be zeichnet wird.

Wie aus Fig. 1 hersichtlich, weist die Vorrichtung folgendes auf: Einen Behälter 1, der eine Reaktionskammer A bildet; einen Gasverteilerkopf 2, der im oberen Bereich des Behälters 1 montiert ist und durch den Gase zur Bildung einer Dünnschicht in die Reaktionskammer A eingeleitet werden. Gaszuführungs leitungen 3 bzw. 3a, 3b und 3c, die an den Gasverteilerkopf 2 angeschlossen sind; einen Tisch 4, der im unteren Bereich des Behälters 1 vorgesehen ist und dem Gasverteilerkopf 2 gegen überliegt; und eine Heizeinrichtung 5, die innerhalb des stufenförmigen Tisches 6 untergebracht ist.

Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Substrat, das durch Bildung einer Dünnschicht an seiner Oberfläche zu bearbeiten ist. Das Substrat 6 ist beispielsweise ein Wafer, der aus einem Silizium-Einkristall besteht. Die Vorrichtung weist ferner eine Auslaßöffnung 7 auf, die im Umfangsbereich der Bodenseite des Behälters 1 ausgebildet ist. Die Strömung von Gasen innerhalb der Reaktionskammer A ist mit Pfeilen 8 angedeutet.

Als nächstes wird ein Verfahren erläutert, um beispielsweise mit einer solchen Atmosphärendruck-CVD-Vorrichtung eine Siliziumoxidschicht zu bilden.

Zunächst wird das Substrat 6 durch eine nicht dargestellte Zuführungsöffnung in die Reaktionskammer A gebracht und dann auf dem Tisch 4 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Tisches 4 bereits auf eine vorgegebene Temperatur von beispielsweise 350°C bis 450°C gebracht worden, und zwar durch die Wirkung der Heizung 5.

Anschließend werden Gase, die zur Bildung einer Dünnschicht verwendet werden, von einer nicht dargestellten Gaszuführungs quelle durch die Gaszuführungsleitungen 3 eingeleitet, so daß die einzuleitenden Gase über den Gasverteilerkopf 2 in die Reaktionskammer A eingeleitet werden. Wenn eine Siliziumoxid schicht herzustellen ist, sind die als Reaktionsgase verwendeten Gase beispielsweise Monosilangas (SiH₄) und Sauerstoffgas (O₂) sowie ein Trägergas, wie z. B. Stickstoffgas (N₂). Das Monosilan SiH₄, der Sauerstoff O₂ und der Stickstoff N₂ werden bei diesem Beispiel als Gase über die Rohre 3a, 3b und 3c zugeführt, welche die Gaszuführungsleitungen 3 bilden. Die Gase werden dann in ihrem gemischten Zustand durch einen nicht dargestellten Düsenbereich des Gasverteilerkopfes 2 dem darunter angeordneten Substrat 6 zugeführt.

Ein Teil der Reaktionsgase usw. innerhalb der Reaktions kammer A wird über die Auslaßöffnung 7, die sich am Umfang des Tisches 4 befindet, nach außen abgelassen. Zu diesem Zeitpunkt bildet der verbleibende Teil der Gase innerhalb der Reaktionskammer A eine Strömung 8, wie es mit den Pfeilen in Fig. 1 angedeutet ist, so daß die reaktionsfähigen Gase der Oberfläche des Substrats 6 gleichmäßig zugeführt werden. Infolgedessen findet auf der Oberfläche des Substrats 6 eine Reaktion statt, die sich durch die nachstehende Formel ausdrücken läßt:

SiH₄ + O₂ → SiO₂ + 2 H₂.

Auf diese Weise wird eine Siliziumoxidschicht auf der Ober fläche des Wafers bzw. Substrats 6 gebildet.

Da jedoch die zugeführten Gase die gesamte Reaktionskammer A ausfüllen, resultiert daraus, daß während der Bildung einer Siliziumoxidschicht 12 auf der Oberfläche des Substrats 6 auch Siliziumoxidmolekühle an der Innenoberfläche 1a des Behälters 1 haften bleiben, wie es Fig. 2 zeigt. Die an der Innenoberfläche 1a haftenden Siliziumoxidmoleküle wachsen allmählich, wenn die Dünnschichtherstellung wiederholt wird, was dazu führt, daß sich eine Ablagerung 11 bildet.

Wenn diese Ablagerung 11 wächst, können sich einige dieser Moleküle von der Innenoberfläche 1a lösen, und einige Teil chen dieser abgelösten Ablagerung können auch an der Ober fläche des gerade bearbeiteten Substrats 6 haften bleiben. Da außerdem die Reaktion, welche zur Erzeugung von Silizium oxid führt, auch in der Atmosphäre über dem Substrat 6 stattfindet, können die resultierenden Siliziumsoxidmoleküle auch aneinanderhaften und Teilchen 9 bilden, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.

Diese Teilchen 9 können an der Oberfläche des gerade ver arbeiteten bzw. bearbeiteten Substrats 6 haften. Auf diese Weise können Fremdkörper 10 an der Oberfläche des gerade bearbeiteten Substrats 6 haften, und wenn dies der Fall ist, können derartige Fremdkörper 10 Defekte in der gerade her gestellten Siliziumoxidschicht 12 hervorrufen. Somit ist es bislang schwierig gewesen, Dünnschichten mit hoher Aus beute und hoher Qualität herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten der eingangs genannten Art an zugeben, mit der es möglich ist, bei der Herstellung von Dünn schichten hoher Ausbeute und Qualität den Einfluß von uner wünschten Verunreinigungen zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Halterung und das zu bearbeitende Objekt von einer auswechselbaren Elektro denanordnung umgeben sind; daß die Elektrodenanordnung an eine Gleichstrom-Hochspannungsversorgung außerhalb des Behälters angeschlossen ist; und daß die Elektrodenanordnung eine elek trostatische Plattenelektrode als Fangelektrode bildet, die vagabundierende, geladene Teilchen einfängt, welche nichts zur Herstellung der Dünnschicht beitragen, ohne eine Beschleuni gungswirkung auf die Teilchen des Reaktionsgasstromes aus zuüben.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorge sehen, daß die Elektrodenanordnung eine zylindrische Platten elektrode aufweist, die die Gaszuführungseinrichtung und die Halterung mit dem Objekt umgibt und die Öffnungen aufweist, durch die unverbrauchtes Reaktionsgas zur Auslaßeinrichtung austreten kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Elektrodenanordnung längs der Innenwand des Behälters angeordnet ist und als Plattenelektrode eine groß flächige Fangelektrode bildet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Elektrodenanordnung eine Metallplatte, insbesondere aus nicht-rostendem Stahl, Aluminium, Kupfer oder Molybdän aufweist.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor richtung ist vorgesehen, daß die Elektrodenanordnung eine Lei terplatte, die an die Gleichstrom-Hochspannungsversorgung an geschlossen ist, und eine äußere Beschichtung aus einer Iso lierschicht aufweist.

Bei einer solchen Ausführungsform erweist es sich als zweckmä ßig, wenn die Leiterplatte aus Kohlenstoff besteht und eine Isolierschicht aus Siliziumoxid oder Aluminiumoxid aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe in zu friedenstellender Weise gelöst. Da vagabundierende, geladene Teilchen von der Elektrodenanordnung eingefangen werden, kön nen diese eine gleichmäßige Beschichtung des jeweiligen Sub strats nicht mehr stören.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungs beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht zur Erläuterung der Schwierigkeiten, die bei der herkömmlichen Vorrichtung auftreten;

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer wesentlichen Komponente einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und in

Fig. 6 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Her stellung von Dünnschichten zeigt. Die Vorrichtung weist einen Behälter 1 auf, der eine Reaktionskammer A bildet.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten zeigt. Die Vorrichtung weist einen Behälter 1 auf, der eine Reaktionskammer A bildet. Ein Gasverteilerkopf 2 ist im oberen Bereich des Behälters 1 in der Weise angeordnet, daß er in den Innenraum der Reaktionskammer A gerichtet ist. Gaszuführungsleitungen 3a bis 3c sind jeweils mit einem Ende an den Gasverteiler kopf 2 angeschlossen, während die anderen Enden dieser Gaszuführungsleitungen 3a bis 3c an eine nicht dargestellte Gasversorgungseinrichtung angeschlossen sind.

Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Tisch 4, der als Halterung dient. Der Tisch 4 ist im unteren Bereich des Behälters 1 in der Weise angeordnet, daß er dem Gasverteiler kopf 2 gegenüberliegt. Eine Heizung 5 ist in diesem Tisch 4 untergebracht, so daß ein zu bearbeitendes Objekt 6, welches auf dem Tisch 4 angeordnet wird, auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt werden kann. Eine zylindrische elektrostatische Plattenelektrode 21 ist innerhalb der Reaktionskammer A in der Weise angeordnet, daß sie den Gasverteilerkopf 2 und den Tisch 4, welche einander gegen überliegen, umgibt und an eine Gleichstrom-Hochspannungsver sorgung 22 angeschlossen ist, die außerhalb des Behälters 1 vorgesehen ist.

Die elektrostatische Plattenelektrode 21 besteht aus einer Metallplatte, beispielsweise aus nicht-rostendem Stahl, Aluminium, Kupfer oder Molybdän. Die Plattenelektrode 21 ist innerhalb der Reaktionskammer A in der Weise angeordnet, daß sie aus ihm ausgebaut werden kann. Eine Vielzahl von Öffnungen 21a sind in der Plattenelektrode 21 ausgebildet, so daß Gase innerhalb der Reaktionskammer A durch sie hindurchströmen können. Eine Auslaßöffnung 7 ist im Bodenbereich des Behälters 1 und auf der Außenseite bezüglich der elektro statischen Plattenelektrode 21 ausgebildet, so daß ein Teil der Gase innerhalb der Reaktionskammer A zur Außenseite hin abgezogen oder abgelassen werden kann.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Silizium oxidschicht unter Verwendung dieser Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten näher erläutert. Zunächst wird ein Wafer als Substrat 6, der ein zu bearbeitendes Objekt bildet, durch eine nicht dargestellte Zugangsöffnung des Behälters 1 in die Reaktionskammer A eingebracht und dann auf dem Tisch 4 angeordnet. Der Tisch 4 ist von der darin untergebrachten Heizung 5 aufgeheizt worden, so daß er zu diesem Zeitpunkt eine vorgegebene Temperatur von beispielsweise 350°C bis 450°C hat. Außerdem liegt eine Spannung von beispielsweise 500 V bis 10 kV an der elektrostatischen Plattenelektrode 21 von der Gleichstrom-Hochspannungsversorgung 22 an.

Anschließend werden Monosilangas (SiH₄) und Sauerstoffgas (O₂), die als Reaktionsgase dienen, sowie Stickstoffgas (N₂), das als Trägergas dient, von einer nicht dargestellten Gasversorgung über die Gaszuführungsleitungen 3a, 3b bzw. 3c in den Gasverteilerkopf 2 eingeleitet. Diese Gase werden dann in ihrem durchmischten Zustand durch die nicht dargestellten Düsen des Gasverteilerkopfes 2 in die Reaktionskammer A einge leitet.

Ein Teil der Gase, welche durch den zentralen Bereich des Gasverteilerkopfes 2 eingeleitet werden, strömt vertikal nach unten und bildet einen Reaktionsgasstrom 8a, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so daß dieser Reaktionsgasstrom 8a gleichmäßig der Oberfläche des Substrats 6 auf dem Tisch 4 zugeführt wird. Infolgedessen findet eine Reaktion auf der Oberfläche des Substrats 6 statt, die sich durch die nachstehende Formel ausdrücken läßt, so daß eine Siliziumoxidschicht als Dünnschicht 12 auf dem Substrat 6 gebildet wird:

SiH₄ + O₂ → SiO₂ + 2 H₂.

Ein anderer Teil der Gase, die in die Reaktionskammer A durch den Peripheriebereich des Gasverteilerkopfes 2 einge leitet werden, erreichen den Tisch 4 nicht. Stattdessen bildet dieser Teil der Gase eine Strömung von unverbrauchtem Gas 8b gemäß Fig. 3, welches durch die Öffnungen 21a der elektrostatischen Platten elektrode 21 hindurchgeht und dann direkt durch die Auslaß öffnung 7 zur Außenseite des Behälters 1 abgelassen wird.

Zu diesem Zeitpunkt führt die Atmosphäre oberhalb des Substrats 6 durch die Reaktion gemäß obiger Gleichung zur Bildung von SiO₂ oder Siliziumoxidmolekülen 13, wie es in Fig. 4 angedeutet ist. Diese Moleküle 13 unterliegen einer thermischen Bewegung, die durch den Temperaturzustand innerhalb der Reaktionskammer A bestimmt ist, so daß einige der Mole küle 13 miteinander zusammenstoßen. Bei diesen Molekülen, die einen Zusammenstoß hinter sich haben, sind die Elektronen auf der äußersten Elektronenschale durch den Zusammenstoß erregt. Infolgedessen sind diese Moleküle in einen positiv geladenen Zustand gebracht und bilden positiv geladene Teil chen 14 in Form von SiO₂⁺.

Wie oben erwähnt, ist die Oberfläche der Plattenelektrode 21 negativ geladen, da eine negative Spannung von beispielsweise etwa 500 V bis 10 kV an die elektrostatische Plattenelektrode 21 angelegt ist. Infolgedessen werden einige der positiv geladenen Teilchen 14 (SiO₂⁺), die sich in der Nähe der elektrostatischen Plattenelektrode 21 befinden, von dieser angezogen und dadurch gefangen. Die gefangenen Teilchen sind somit in einem Zustand, wo sie durch Coulomb-Kräfte auf der Plattenelektrode 21 gehalten werden.

Durch diese Wirkung erfolgt eine Verringerung in der Dichte, mit der die Siliziumoxidmoleküle 13 (SiO₂) in der Nähe der elektrostatischen Plattenelektrode 21 verteilt sind. Diese Verringerung bringt den Effekt mit sich, daß die Siliziumoxid moleküle 13 (SiO₂) innerhalb der gesamten Atmosphäre einer thermischen Bewegung unterliegen, wobei sie in die Bereiche geringer Dichte diffundieren, und zwar in der Weise, daß sie wieder gleichmäßig verteilt werden.

Die oben beschriebenen Vorgänge finden somit nacheinander statt und bewirken, daß positiv geladene Teilchen 14 (SiO₂⁺) von der elektrostatischen Plattenelektrode 21 angezogen werden. Sobald ein positiv geladenes Teilchen auf diese Weise angezogen ist, wird es an Ort und Stelle durch die Coulomb-Kräfte festgehalten und daran gehindert, sich wieder zu lösen. In der Atmosphäre oberhalb des Substrats 6 ist es somit möglich, das Anhaften von Siliziumoxidmolekülen 13 (SiO₂) zu verhindern, die nicht zur Bildung der Silizium oxidschicht 12 beitragen; und somit ist es möglich, das Anhaften dieser Moleküle 13 am Substrat 6 zu verhindern, wo sie sonst als Fremdkörper wirken könnten.

Da auch bei Verwendung der oben beschriebenen Anordnung einige der Gasmoleküle, die durch die Öffnungen 21a der elektrostatischen Plattenelektrode 21 hindurchgehen, die Innenoberfläche 1a des Behälters 1 erreichen, besteht die Gefahr, daß eine Ablagerung aus Siliziumoxidmolekülen 13 dort gebildet wird. Es kann jedoch die Menge dieser Ablagerung erheblich reduziert werden. Auch wenn ein Teil der Ablagerung sich von der Innenoberfläche 1a wieder löst, dient die elektrostatische Plattenelektrode 21 als Abschirmung, so daß die abgelösten Ablagerungen daran gehindert werden, die Oberfläche des Substrats 6 zu erreichen; stattdessen werden diese durch die Auslaßöffnung 7 abgezogen.

Mit der oben beschriebenen Anordnung ist es somit möglich, die durch Fremdkörper hervorgerufene Gefahr zu reduzieren, die aus dem Anhaften eines Teils von Siliziumoxidmolekülen 13 innerhalb der Atmosphäre oder von einer Ablagerung auf der Innenoberfläche 1a des Behälters 1 ausgehen kann, wenn diese später an der Oberfläche des Substrats 6 anhaften. Somit ist es möglich, auf der Oberfläche des Substrats 6 eine Siliziumoxidschicht 12 in gleichmäßiger Weise auszu bilden und dabei eine hohe Qualität der Dünnschicht zu gewährleisten.

Die elektrostatische Plattenelektrode 21 ist so ausgebildet und angeordnet, daß sie demontiert werden kann. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, als beispielsweise während der Durchführung von Reinigungsvorgängen, wenn keine Spannung an der elektrostatischen Plattenelektrode 21 anliegt, diese Plattenelektrode 21 durch eine andere vorbe reitete elektrostatische Plattenelektrode 21 ersetzt werden kann.

Somit kann die Zeit verkürzt werden, die für die Durchführung dieser Operation erforderlich ist. Da weiterhin keine Gefahr besteht, daß Teilchen von der Innenseite des Behälters 1 während derartiger Reinigungsvorgänge oder dergleichen gestreut werden, ist es möglich, jegliche Verschlechterung der Reinheit am Umfang der Vorrichtung zu verhindern.

Wenn bei der oben beschriebenen Ausführungsform eine elektrostatische Plattenelektrode 21 aus metallischem Werk stoff verwendet wird, so kann alternativ dazu auch eine elektrostatische Plattenelektrode 23 verwendet werden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 umfaßt diese elektrostatische Plattenelektrode 23 eine Leiterplatte 23a, beispielsweise aus Kohlenstoff, und eine Isolierschicht 23b, beispielsweise aus einem Silizium oxidfilm oder einem Aluminiumoxidfilm, die auf die Oberfläche der Leiterplatte 23a mit der Dicke von einigen µm bis zu einigen 100 µm in Form einer Beschichtung aufgebracht ist.

Bei Verwendung der elektrostatischen Plattenelektrode 23 ist dann, wenn eine Gleichspannung von der Gleichstrom- Hochspannungsversorgung 22 an die Leiterplatte 23a angelegt ist, der Bereich der Isolierschicht 23b, der mit der Leiter platte 23a in Kontakt steht, positiv geladen, während der (äußere) Oberflächenbereich der Isolierschicht 23b negativ geladen ist. Somit ist es möglich, positiv geladene Teil chen, wie z. B. SiO₂⁺ mit hoher Wirksamkeit einzufangen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine elektrostatische Platten elektrode 24 längs der Innenwand oder Innenoberfläche 1a des Behälters 1 vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird somit von der elektrostatischen Plattenelektrode 24 eine große Fläche zur Verfügung gestellt, so daß es möglich ist, die Wirksamkeit weiter zu erhöhen, mit der positiv geladene Teilchen eingefangen werden können, wie z. B. SiO₂⁺.

Auch wenn die vorstehende Beschreibung sich auf den Fall bezieht, wo positiv geladene Teilchen 14 durch den Zusammen stoß von Siliziumoxidmolekülen 13 erzeugt werden, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. In einem Falle, wo negativ geladene Teilchen innerhalb der Reaktionskammer A erzeugt werden, wird gemäß der Erfindung das Anlegen der Spannung an die elektrostatische Plattenelektrode 21, 23 oder 24 in der Weise erfolgen, daß die Oberfläche dieser Plattenelektrode positiv geladen wird.

Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die Herstellung von Siliziumoxidschichten beschränkt, sondern kann bei der Herstellung der verschiedensten Dünn schichten zur Anwendung gelangen. Auch können Substrate unterschiedlichster Art als Substrat 6 verwendet werden; hierzu gehören lediglich beispielsweise Silizium-Einkristall- Wafer sowei GaAs-Wafer. Auch kann eine Vielzahl von derartigen Substraten 6 auf dem Tisch 4 positioniert werden, so daß diese gleichzeitig einer Herstellung von Dünnschichten unterworfen werden können.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten umfassend:

- einen Behälter (1), der eine Reaktionskammer (A) bildet;
- eine beheizbare Halterung (4), die ein zu bearbeitendes Objekt (6) innerhalb der Reaktionskammer (A) hält;
- eine Gaszuführungseinrichtung (2, 3), die einen Reaktions gasstrom (8a) in die Reaktionskammer (A) einleitet und ge gen das zu bearbeitende Objekt (6) richtet, und
- eine auf der Gaszuführungseinrichtung (2, 3) gegenüber liegenden Seite angeordnete Auslaßeinrichtung (7), die un verbrauchtes Gas (8b) aus der Reaktionskammer (A) abzieht,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (4) und das zu bearbeitende Objekt (6) von einer auswechselbaren Elektrodenanordnung (21, 23, 24) umge ben sind,
daß die Elektrodenanordnung (21, 23, 24) an eine Gleichstrom Hochspannungsversorgung (22) außerhalb des Behälters (1) ange schlossen ist,
und daß die Elektrodenanordnung (21, 23, 24) eine elektrosta tische Plattenelektrode als Fangelektrode bildet, die vagabun dierende, geladene Teilchen einfängt, die nichts zur Herstel lung der Dünnschicht (12) beitragen, ohne eine Beschleuni gungswirkung auf die Teilchen des Reaktionsgasstromes (8a) auszuüben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine zylindrische Plattenelektrode (21) aufweist, die die Gaszuführungseinrichtung (2) und die Halterung (4) mit dem Objekt (6) umgibt und die Öffnungen (21a) aufweist, durch die unverbrauchtes Reaktionsgas (8b) zur Aus laßeinrichtung (7) austreten kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (24) längs der Innenwand (1a) des Behälters (1) angeordnet ist und als Plattenelektrode eine großflächige Fangelektrode bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (21, 24) eine Metallplatte, insbe sondere aus nicht-rostendem Stahl, Aluminium, Kupfer oder Mo lybdän aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (23) eine Leiterplatte (23a), die an die Gleichstrom-Hochspannungsversorgung (22) angeschlossen ist, und eine äußere Beschichtung aus einer Isolierschicht (23b) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (23a) aus Kohlenstoff besteht und eine Isolierschicht (23b) aus Siliziumoxid oder Aluminiumoxid auf weist.