DE4108142A1 - Reaktor - Google Patents

Reaktor

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DE4108142A1
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DE4108142A
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Janet Ellzey
John C Egermeier
Delroy O Walker
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Fusion Systems Corp
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Fusion Systems Corp
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/488Protection of windows for introduction of radiation into the coating chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor mit einer Reak­ tionskammer zur Durchführung einer lichtunterstützten Dampf­ abscheidung, insbesondere mit einer Kammer, in der verhin­ dert wird, daß das Fenster, durch das das Licht dringen muß, eingetrübt wird.
Chemische Dampfabscheidungsprozesse sind bekannt und werden in großem Umfang bei der Herstellung integrierter Schaltun­ gen angewendet. Mit Hilfe dieser Prozesse soll eine Schicht aus einer Substanz auf einem Substrat abgeschieden werden, wobei die abzuscheidende Substanz als Komponente eines Gas­ moleküls eingeführt wird, das typischerweise über das Sub­ strat geleitet wird, während dieses auf eine relativ hohe Temperatur (beispielsweise 400 bis 600°C) aufgeheizt wird. Die Hitze des Substrats bricht das Gasmolekül auf und setzt den gewünschten Bestandteil für die Bildung einer Ablagerung frei.
Solche Dampfabscheidungsprozesse haben sich zwar bei der Herstellung integrierter Schaltungen als nützlich erwiesen, jedoch war das Erfordernis, das Substrat auf eine hohe Tem­ peratur aufzuheizen, ein ernsthaftes Problem, das ihre An­ wendbarkeit einschränkte. Die Notwendigkeit hoher Temperatu­ ren verursachte verschiedene Probleme einschließlich der Diffusionsvorgänge zwischen den unterschiedlichen Schichten der integrierten Schaltung, der Erzeugung von Materialfeh­ lern sowie des Auftretens unerwünschter Spannungen in dem Material der integrierten Schaltung.
Zur Abschwächung der von hohen Temperaturen hervorgerufenen Probleme wurde ein Prozeß entwickelt, der als lichtunter­ stützter chemischer Dampfabscheidungsprozeß bekannt ist. Bei diesem Prozeß wird das Substrat während seiner Aufheizung mit Licht bestrahlt, was dazu führt, daß wesentlich niedri­ gere Temperaturen (beispielsweise 100 bis 200°C) angewendet werden können. Es hat sich gezeigt, daß ultraviolettes Licht bei niedrigen Kosten für diesen Zweck sehr gut eingesetzt werden kann.
Derzeit ist die lichtunterstützte chemische Dampfabscheidung noch nicht bis zu ihren vollen Fähigkeiten entwickelt worden, weil ein Problem mit der Fenstereintrübung besteht. Dies be­ deutet, daß bei einem typischen Prozeß ultraviolettes Licht durch ein Fenster in einen Reaktor gelenkt wird, so daß es auf das Substrat fällt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das auf dem Substrat abzuscheidende Material auch dazu neigt, sich auf dem Fenster abzulagern und es somit licht­ undurchlässig zu machen. Eine Durchsicht der Literatur auf dem Gebiet der UV-lichtunterstützten Abscheidung des Be­ standteils HgCdTe zeigt, daß die Lichtintensität bei den meisten oder bei allen Bemühungen wegen der Eintrübung des Fensters eine unkontrollierbare Variable war. Dieses Problem ist besonders schwer in den Griff zu bekommen, wenn der Pro­ zeß bei atmosphärischem Druck oder nahe bei diesem Druck durchgeführt werden soll, da die üblichen Methoden zum Schützen der Innenseite eines Fensters unter Vakuum nicht einwandfrei arbeiten. Um die Fensterdurchlässigkeit über viele Abscheidungszyklen effektiv aufrechtzuerhalten, müssen alle Reagens-Moleküle unbedingt daran gehindert werden, in die Nähe des Fensters zu gelangen, wo sie sich als Kondensat oder als feste Ablagerung aus der Gasphase oder durch Ober­ flächen-Kernbildung abscheiden könnten. Dieses Erfordernis ist mit der Notwendigkeit verbunden, das Fenster so dicht wie möglich beim Substrat anzubringen, da die Lichtleistung mit dem Quadrat des Abstandes von der Quelle abnimmt. Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine Lösung für dieses Pro­ blem anzugeben.
Eine typische bekannte Lösung dieses Problems, wie sie bei­ spielsweise in der US-PS 44 35 445 beschrieben ist, besteht darin, an dem Fenster einen Strom eines inerten Gases vor­ beizuleiten. Trotz dieses an das Fenster angrenzenden Gas­ stroms hat sich gezeigt, daß sich Chemikalien auf dem Fen­ ster niederschlagen und daß sich das Fenster in einer zu kurzen Zeit eintrübt.
Mit Hilfe der Erfindung soll demnach ein Reaktor geschaffen werden, bei dem das Fenster der Reaktionskammer bei einem lichtunterstützten Dampfabscheidungsprozeß daran gehindert wird, sich einzutrüben oder zumindest so langsam trübe wird, daß der Dampfabscheidungsprozeß kommerziell einsetzbar wird.
Nach der Erfindung wird ein Reaktor geschaffen, dessen Reak­ tionskammer ein Fenster aufweist, das Licht durchläßt. An einem Substrat in der Kammer wird ein erster Gasstrom mit einem Reagens vorbeigeleitet, während ein zweiter Gasstrom an dem Fenster vorbeigeleitet wird. Außerdem ist die Kammer mit Mitteln ausgestattet, die verhindern, daß das das Rea­ gens enthaltende Gas des ersten Stroms gegen das Fenster strömt, wobei das Mittel typischerweise aus einer Vorrich­ tung besteht, die den Weg zwischen dem das Reagens enthal­ tenden Gas und dem Fenster verlängert. Diese Vorrichtung kann beispielsweise unterbrochene Trennwände oder auch Dis­ kontinuitäten in der Kammerwand enthalten. In der bevorzug­ ten Ausführung werden zwei Trennwände verwendet, die den Raum im Reaktor in eine Reaktionszone, eine Pufferzone und eine Fensterzone unterteilen, wobei die Zonen untereinander nur durch Öffnungen in den jeweiligen Trennwänden zugänglich sind, die mit dem Fenster und dem Substrat in einer Linie liegen. In den jeweiligen Zonen werden Gasströme erzeugt, so daß das ein Reagens enthaltende Gas, das die Pufferzone er­ reicht, vom Puffergasstrom vor dem Erreichen der Fensterzone weggespült wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Energieflußdichten der Gasströme in den jeweiligen Zonen angenähert gleich gemacht. Es wurde festgestellt, daß bei angenähert angepaßten Energieflußdichten ein konvektives Mischen zwischen den Strömen an den jeweiligen Trennwandöff­ nungen minimal ist und weniger von dem das Reagens enthal­ tenden Gasstrom dazu neigt, sich zu dem Fenster zu bewegen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine bekannte Vorrichtung zum Verhindern der Ein­ trübung des Fensters in einem zur lichtunterstütz­ ten Dampfabscheidung verwendeten Reaktor,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Ver­ hindern der Eintrübung des Fensters in einem zum lichtunterstützten Dampfabscheiden verwendeten Reaktor,
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des konvektiven Mischens von zwei Gasen an einer Grenzfläche,
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Diffusion längs der Wände des Reaktors,
Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung, wie an den Wänden des Reaktors in einer Ausführungsform der Erfindung vorhandene Diskontinuitäten eine Diffu­ sion erschweren und
Fig. 6 ein lichtunterstütztes Dampfabscheidungssystem, bei dem die Erfindung angewendet wird.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Lösung zum Verhindern des Eintrü­ bens oder Beschlagens eines Fensters in einer Reaktionskam­ mer. Der Reaktor 2 wird dazu benutzt, ein Reagens auf einem Substrat 4 abzuscheiden, während das Substrat durch einen lichtdurchlässigen Reaktorabschnitt 6 mittels einer Licht­ quelle 8 bestrahlt wird. Das das Reagens enthaltende Gas wird über einen Einlaß 10 in die Reaktionskammer eingeführt und strömt über das Substrat, während dieses durch eine Heizvorrichtung 12 erhitzt und durch die Lichtquelle 8 be­ strahlt wird. Um zu verhindern, daß sich auf dem Fensterbe­ reich des Reaktors Reagens niederschlägt, so daß das Fenster eingetrübt wird, wird ein Strom 14 aus einem inerten Gas, das über den Einlaß 16 zugeführt wird, an dem Fenster vor­ beigeleitet.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz der Anwesenheit des Fenstergasstroms 14 die bekannte Anordnung von Fig. 1 das Eintrüben des Fensters über eine genügend lange Zeitperiode nicht wirksam verhindert.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Erfindung angewendet wird. Es ist eine Reaktionskammer 20 vorgesehen, die eine allgemein längliche Form hat und aus Metall oder Keramik besteht. Die Kammer ist im Bereich 22 für das Einführen des zu verarbeitenden Substrats 24 zugäng­ lich, und sie ist mit mechanischen Mitteln zum Festhalten des Substrats an Ort und Stelle ausgestattet. Außerdem ist eine Vorrichtung 26 zum Erwärmen des Substrats vorgesehen.
Die Reaktionskammer 20 ist mit einem beispielsweise aus Quarz hergestellten Fenster 28 versehen, durch das Ultra­ violettstrahlung oder eine andere Strahlung gerichtet werden kann. In Fig. 2 ist auch eine Lampe 30 dargestellt, die die Ultraviolettstrahlung oder die andere Strahlung aussendet, die den Gasabscheidungsprozeß unterstützt.
Der Reaktor ist mit zwei Trennwänden 32 und 34 versehen, die beispielsweise aus ebenen Metallblechen bestehen. Im Bereich zwischen dem Fenster 28 und dem Substrat 34 sind die Trenn­ wände 32 und 34 jeweils mit Öffnungen 36 bzw. 38 versehen. Durch das Anbringen der Trennwände 32 und 34 wird das Innere des Reaktors in eine Reaktionszone 40, eine Fensterzone 42 und eine Pufferzone 44 unterteilt, wobei die Pufferzone vor­ zugsweise breiter als die anderen Zonen sein kann.
Im Betrieb des Reaktors wird durch jede der Zonen Gas gelei­ tet, so daß eigene Reagens-, Fenster- und Pufferzonen-Ströme erzeugt werden. Der Reagens-Strom enthält das auf dem Sub­ strat 24 abzuscheidende Reagens, während der Fenster-Strom das Gebiet vor dem Fenster 28 durchfließt und das Reagens, das in diese Zone eingedrungen sein kann, vom Fenster weg­ spült.
Es ist zu erkennen, daß es für das Reagensgas schwieriger ist, zum Fenster zu diffundieren, da der Weg, den das Rea­ gensgas bis zum Erreichen des Fensters zurücklegen muß, ver­ längert wird und der Annäherungswinkel begrenzter ist. Fer­ ner wird Reagensgas, das den Pufferzonen-Strom erreicht hat, durch dessen kinetische Energie an der Trennwandöffnung vor­ beigespült, so daß es daran gehindert wird, den Fenster-Strom zu erreichen. Das Substrat ist zwar an einer Stelle direkt gegenüber dem Fenster dargestellt, doch könnte es auch auf einer Seite des Fensters angeordnet sein.
Allgemein tragen zwei Vorgänge zu der unerwünschten Bewegung des Reagensgases gegen die Innenfläche des Fensters bei. Dies sind die Diffusion und die Konvektion. Der in Fig. 2 darge­ stellte Reaktor verringert die Diffusion durch die oben er­ läuterte Trennwandstruktur sowie durch Wanddiskontinuitäten, die anschließend im Zusammenhang mit Fig. 5 noch erläutert werden.
Gemäß der Erfindung wird die Konvektion durch das Anbringen der Trennwände und durch Anpassen der Energieflußdichten der beteiligten Ströme auf ein Minimum herabgesetzt. Nach Fig. 2 neigen die örtlichen Druckunterschiede an den Trennwandpunk­ ten 50 und 52 zu einer konvektiven Vermischung der Ströme im Bereich der Trennwandöffnungen. Es wurde jedoch festgestellt, daß ein minimales konvektives Mischen auftritt, wenn die Energieflußdichten der jeweiligen Ströme angenähert angepaßt sind, d. h. wenn gilt:
K₁ρRVR ≈ ρBVB
und
K₂ρBVB ≈ ρWVW
Darin sind K₁, K₂ Konstanten, die durch die Reaktorgeometrie, die Temperatur und die Strömungsmenge bestimmt sind,
ρR die Dichte der Mischung aus dem Trägergas und dem Reagens,
ρB die Dichte des Gases des Puffer-Stroms,
ρW die Dichte des Gases des Fenster-Stroms,
VR die Geschwindigkeit des Reagens-Stroms,
VB die Geschwindigkeit des Puffer-Stroms und
VW die Geschwindigkeit des Fenster-Stroms.
Wenn ein Strom aus einem schweren Gas auf einen Strom aus einem leichteren Gas trifft, tritt eine minimale konvektive Mischung bei einigen Kombinationen aus Geschwindigkeiten auf, bei denen sich das leichtere Gas schneller bewegt. So­ lange die Strömung laminar ist, wurde beobachtet, daß dies dann eintritt, wenn die Energieflußdichten der Ströme ange­ nähert aneinander angepaßt sind.
Fig. 3 ist eine genauere Darstellung zur Erläuterung der konvektiven Mischung von zwei parallelen Gasströmen 60 und 62 in einem laminaren Strom nach dem Ende der Trennung durch eine dünne, glatte Trennwand 64. Die Form der Mischzone kann durch den Winkel 66 gekennzeichnet werden, wobei der Winkel für verschiedene Gasdichten auf ein Minimum herabgesetzt werden kann, wenn der Energiefluß der zwei Ströme nahezu an­ gepaßt ist. Der Winkel hat einen gedachten Ursprung 68, der sich vor dem Zusammenfluß der beiden Ströme befindet. Der Abstand von diesem Punkt wird von charakteristischen Größen der Grenzschichten 70 und 72 bestimmt; ein Minimieren die­ ses Abstandes ist bei der Verzögerung des Beginns der Vermi­ schung hilfreich. Dies kann durch Einstellen der Strömungs­ menge und durch Einschränken der Strömungskanäle rechtwink­ lig zu der Trennwand zur Minimierung der Grenzschichtdimen­ sion erzielt werden. Außerdem scheint die Konvektionskon­ trolle begünstigt zu werden, wenn die Trennwand dünn, glatt und eben ist.
Ein wesentlicher Teil der Diffusion der Reagens-Gase erfolgt längs der Reaktorwände; zur Behinderung dieser Diffusion werden die Wände mit Diskontinuitäten versehen. In Fig. 4, in der ein Querschnitt des Reaktors von Fig. 2 dargestellt ist, sind Diffusionswege 70 und 72 längs der Reaktorseiten­ wände 74 und 76 angegeben.
Zur Einschränkung der Diffusion sind die Seitenwände des Reaktors nach Fig. 5 mit dreieckigen Nuten 80 versehen, die parallel zur Strömungsrichtung der Gase in dem Reaktor ver­ laufen. Wie in dieser Fig. 5 zu erkennen ist, ist die Grenz­ schichtströmung 82 auf die Nuten begrenzt, die die Diffusion längs der Wände verlangsamen. Die Spitzen 84 ragen über die Grenzschicht hinaus in das Strömungsfeld 86. In der Grenz­ schicht kann die Diffusion leicht gegenüber der Konvektion vorherrschen und Reagens längs der Wände zu dem Fenster transportieren. Die Nuten schwächen diesen Mechanismus durch Verlängern des Wegs, und sie führen an jeder Spitze die Mo­ leküle aus der Grenzschicht heraus in die Strömung. In der bevorzugten Ausführung dienen zwar dreieckige Nuten als Wanddiskontinuitäten, doch können natürlich auch andere Arten von Wanddiskontinuitäten zum gleichen Zweck verwendet werden.
Bei der Auswahl der speziellen Gase und Strömungsgeschwin­ digkeiten für den Reaktor ist zu beachten, daß der durchzu­ führende Prozeß in einem gewissen Ausmaß vorschreibt, wie die Reagens- und Trägergasströmungen beschaffen sein müssen. Bei durch den Prozeß vorgeschriebener Reagensstromzusammen­ setzung und -geschwindigkeit kann die Pufferzonenströmung zur Erzielung eines optimalen Werts für den Mischwinkel mit dem Reagens-Strom eingestellt werden. Bei festgelegtem Puf­ fer-Strom kann der Fenster-Strom so eingestellt werden, daß der Mischwinkel zwischen sich und dem Puffer-Strom auf ein Minimum verringert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird an­ stelle der Anpassung der Energieflußdichten des Fenster- Stroms und des Puffer-Stroms die Energieflußdichte des Fen­ ster-Stroms absichtlich größer als die des Puffer-Stroms gemacht, so daß das Reagensgas vom Fenster weggelenkt wird. Dies ist ein weiterer Weg zur Konvektionssteuerung, der dazu beiträgt, das Eintrüben des Reaktorfensters zu verhindern; in diesem Fall kommen die Konstanten K1 und K2 ins Spiel.
In einem tatsächlich für das epitaktische Aufwachsen von Quecksilber-Kadmium-Tellurid gebauten Reaktor wurde als Trägergas für die Reaktionsstoffe Wasserstoff verwendet. Der Puffer-Strom ist der größte Strom und benötigt das meiste Gas; aufgrund von Kostenüberlegungen bestand er aus Stick­ stoff. Der Fenster-Strom bestand aus Wasserstoff.
Nach Auswahl der Gase werden die Strömungsmengen so festge­ legt, daß die jeweiligen Energieflußdichten angepaßt sind. Zur Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen hinsichtlich der unterschiedlichen Reaktionsmittel-Strömungsmengen und der Zusammensetzungen können unter Verwendung der bekannten Mas­ senströmungsverhältnisse Massenfluß-Steuereinheiten verwen­ det werden. Dies ergibt ein brauchbares Steuermittel, da die Dampfdrücke der Quellen verändert werden können, Dotierungs­ mittel hinzugefügt werden können und andere plötzliche oder allmähliche Veränderungen bewirkt werden können; die ent­ sprechenden Strömungsmengen können vorausgesagt und mit Hil­ fe der Steuersoftware kontinuierlich eingestellt werden.
In Fig. 6 ist ein die Erfindung anwendendes System darge­ stellt. Es ist ein Reaktor 100 vorgesehen, der mit einem Fenster 102 zu sehen ist; in dem Reaktor 100 ist ein Sub­ strat 104 angebracht. Ferner sind eine Substratheizvorrich­ tung sowie eine UV-Quelle 108 zum Bestrahlen des Substrats durch das Fenster vorgesehen. Mit Hilfe von Trennwänden 110 und 112 wird das Innere des Reaktors in eine Fensterzone 114, eine Pufferzone 116 und eine Reaktionszone 118 unterteilt. Es ist eine Reagens-Trägergasquelle 120 vorgesehen, deren Strömung mit Hilfe einer Massenfluß-Steuereinheit 122 ge­ steuert wird. Ferner ist eine Reagens-Quelle 124 vorgesehen, und die Mischung aus Trägergas und Reagensgas wird dem Reak­ tor über eine Leitung 126 zugeführt. Puffergas aus einer Pufferzonengasquelle 132 strömt durch ein Ventil 137 unter Dosierung durch eine Massenfluß-Steuereinheit 134, die den richtigen Anteil des Gases über eine Leitung 136 in die Puf­ ferzone der Reaktionskammer einleitet. In gleicher Weise ist eine Fensterzonengasquelle 138 vorgesehen, wobei der Strom dieses Gases mittels einer Massenfluß-Steuereinheit 140 über die Leitung 142 zur Fensterzone der Reaktionskammer gesteu­ ert wird.
Das Ausgangssignal eines Druckmessers 144 wird einer Druck­ steuerelektronik 146 zugeführt, die das Drucksteuerventil 148 steuert. Der spezielle Druck, der angewendet wird, hängt von dem jeweiligen Prozeß ab. Eine Abström-Sicherheitssteue­ rung 150 ist vor dem Auslaß der Gase aus dem System vorhan­ den.
Beispiel
Es wurde ein Reaktor zum epitaktischen Aufwachsen von Merkur- Kadmium-Tellurid gebaut. Der Reaktor bestand aus Edelstahl, und die Trennwände stammten aus dünnem Federstahlblech. Der Reaktor hatte eine Länge von 35,6 cm, und der rechtwinklige Querschnitt, wie er in Fig. 5 zu erkennen ist, hatte Abmes­ sungen von 9 cm und 7 cm. Ein Substrat aus CdTe oder GaAs wurde in dem Reaktor angebracht und während des Prozesses auf 300°C erhitzt. Der Reagens-Strom bestand aus Dimethyl­ kadmium und Dimethyltellur in dem Trägergaswasserstoff, wäh­ rend der Puffer-Strom aus Stickstoff und der Fenster-Strom aus Wasserstoff bestand. Die Strömungsmengen der Reagens- Trägergas- und Fenster-Ströme wurden auf 200 sccm, 1000 sccm bzw. 400 sccm eingestellt.
Am Ende eines zweistündigen Aufwachszyklus hatte das Fenster eine Durchlässigkeit von 90% beibehalten.
Es ist ein Reaktor zur Durchführung eines lichtunterstützten Dampfabscheidungsprozesses beschrieben worden. Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem chemischen Dampfabscheidungs­ prozeß erläutert, doch ist sie natürlich auch allgemeiner anwendbar und kann dazu verwendet werden, das Beschlagen oder Eintrüben eines Fensters immer dann zu verhindern, wenn ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wer­ den soll.

Claims (16)

1. Reaktor zur Durchführung eines Prozesses, bei dem ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wird, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Fenster, das eine Strahlung durchläßt, für die das photoreaktive Gas empfind­ lich ist, wobei das Gehäuse ein Substrat an einer Stelle aufnehmen kann, an der die Strahlung empfangen werden kann, einen ein abzuscheidendes Reagens enthaltenden ersten Gas­ strom, der an der Stelle vorbeiströmt, an der das Substrat aufgenommen ist, einen zweiten, an dem Fenster vorbeiströ­ menden Gasstrom und einer Vorrichtung in dem Gehäuse, die das Gas des ersten Gasstroms daran hindert, den zweiten Gas­ strom und das Fenster zu erreichen, wobei diese Vorrichtung folgendes enthält:
  • a) Trennwandmittel zum Verlängern des Wegs längs dem das Gas des ersten Gasstroms beim Erreichen des Fensters strömen würde, und
  • b) Diskontinuitäten in den Wänden des Gehäuses zum Verlän­ gern dieses Wegs.
2. Reaktor zur Durchführung eines Prozesses, bei dem ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wird, ge­ kennzeichnet durch ein Gehäuse, in dem das Substrat während des Prozesses angeordnet ist, wobei das Gehäuse ein Fenster aufweist, das eine Strahlung durchläßt, zwei Trennwände in dem Gehäuse, die sich quer durch das Gehäuse von Wand zu Wand erstrecken und den darin befindlichen Raum in drei Zo­ nen unterteilen, wobei jede der Trennwände eine Öffnung in einer Linie mit dem Fenster aufweist und wobei das Gehäuse das Substrat an einer Stelle aufnehmen kann, die mit dem Fenster und den Öffnungen in den Trennwänden in einer Linie liegt und die Innenwandflächen des Gehäuses Diskontinuitäten aufweisen.
3. Reaktor zur Durchführung eines Prozesses, bei dem ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wird, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Fenster, das eine Strahlung durchläßt, für die das photoreaktive Gas empfind­ lich ist, zwei Trennwände in dem Gehäuse, die sich quer durch das Gehäuse von Wand zu Wand erstrecken und den darin befindlichen Raum in drei Zonen unterteilen, wobei die dem Fenster am nächsten liegende Zone die Fensterzone ist, die zwischen den Trennwänden befindliche Zone die Pufferzone ist und die weitere Zone die Reaktionszone ist, und wobei jede der Trennwände mit einer Öffnung in einer Linie mit dem Fenster versehen ist und das Gehäuse das Substrat in der Reaktionszone an einer Stelle aufnehmen kann, die mit dem Fenster und den Öffnungen in den Trennwänden in einer Linie liegt, Mittel, die ein ein auf dem Substrat abzuscheidendes Reagens enthaltendes Gas veranlassen, in der Reaktionszone an dem Substrat vorbeizuströmen, Mittel, die Gas veranlas­ sen, in der Pufferzone zu strömen, und Mittel, die ein Gas veranlassen, in der Fensterzone an dem Fenster vorbeizuströ­ men.
4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieflußdichte des in der Reaktionszone strömenden Gases so eingestellt ist, daß sie etwa genauso groß wie die Energieflußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
5. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieflußdichte des in der Fensterzone strömenden Gases so eingestellt ist, daß sie etwa genauso groß wie die Energie­ flußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
6. Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieflußdichte des in der Fensterzone strömenden Gases so eingestellt ist, daß sie etwa genauso groß wie die Energie­ flußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
7. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieflußdichte des in der Fensterzone strömenden Gases so eingestellt ist, daß sie wesentlich größer als die Energie­ flußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist, so daß das Gas von dem Fenster weggelenkt wird.
8. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferzone größer als die anderen Zonen ist.
9. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandflächen des Reaktors Diskontinuitäten aufweisen.
10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuitäten Nuten mit Spitzen sind, die sich über die Grenzschicht der Gase hinaus erstrecken, die an ihnen entlang diffundieren können.
11. Reaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Reaktionszone und in der Fensterzone strömende Gas hauptsächlich Wasserstoff ist, während das in der Puf­ ferzone strömende Gas hauptsächlich Stickstoff ist.
12. Reaktor zur Durchführung eines Prozesses, bei dem ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wird, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Fenster, das eine Strahlung durchläßt, für die das photoreaktive Gas empfind­ lich ist, zwei Trennwände in dem Gehäuse, die sich quer durch das Gehäuse von Wand zu Wand erstrecken und den darin befindlichen Raum in drei Zonen unterteilen, wobei die dem Fenster am nächsten liegende Zone die Fensterzone ist, die zwischen den Trennwänden befindliche Zone die Pufferzone ist und die weitere Zone die Reaktionszone ist, und wobei jede der Trennwände mit einer Öffnung in einer Linie mit dem Fenster versehen ist und das Gehäuse das Substrat in der Reaktionszone an einer Stelle aufnehmen kann, die mit dem Fenster und den Öffnungen in den Trennwänden in einer Linie liegt, Mittel, die ein ein auf dem Substrat abzuscheidendes Reagens enthaltendes Gas veranlassen, in der Reaktionszone an dem Substrat vorbeizuströmen, wobei das strömende Gas eine gewisse Energieflußdichte aufweist, Mittel, die Gas veranlassen, in der Pufferzone zu strömen, wobei die Ener­ gieflußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases etwa genauso groß wie die Energieflußdichte des in der Reaktions­ zone strömenden Gases ist, und Mittel, die Gas veranlassen, in der Fensterzone zu strömen, wobei die Energieflußdichte des in der Fensterzone strömenden Gases etwa genauso groß wie die Energieflußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
13. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Reaktors Mittel aufweisen, die die Diffu­ sion der Gase, die längs der Oberflächen dieser Wände strö­ men, hemmen.
14. Reaktor zur Durchführung eines Prozesses, bei dem ein photoreaktives Gas auf einem Substrat abgeschieden wird, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Fenster, das eine Strahlung durchläßt, für die das photoreaktive Gas empfind­ lich ist, zwei Trennwände in dem Gehäuse, die sich quer durch das Gehäuse von Wand zu Wand erstrecken und den darin befindlichen Raum in drei Zonen unterteilen, wobei die dem Fenster am nächsten liegende Zone die Fensterzone ist, die zwischen den Trennwänden befindliche Zone die Pufferzone ist und die weitere Zone die Reaktionszone ist, und wobei jede der Trennwände mit einer Öffnung in einer Linie mit dem Fenster versehen ist und das Gehäuse das Substrat in der Reaktionszone an einer Stelle aufnehmen kann, die mit dem Fenster und den Öffnungen in den Trennwänden in einer Linie liegt, Mittel, die ein ein auf dem Substrat abzuscheidendes Reagens enthaltendes Gas veranlassen, in der Reaktionszone an dem Substrat vorbeizuströmen, Mittel, die Gas veranlassen, in der Pufferzone zu strömen, wobei das Gas eine gewisse Energieflußdichte aufweist, und Mittel, die Gas veranlassen, in der Fensterzone zu strömen, wobei die Energieflußdichte des in der Fensterzone strömenden Gases größer als die Ener­ gieflußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
15. Reaktor nach Anspruch 14, bei welchem die Energiefluß­ dichte des in der Reaktionszone strömenden Gases etwa genau­ so groß wie die Energieflußdichte des in der Pufferzone strömenden Gases ist.
16. Verfahren zum Abscheiden eines photoreaktiven Gases auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Kanal, in dem das Substrat an einer bestimmten Stelle vorhanden ist, eine Strömung eines Gases mit einem Reagens hervorgerufen wird, wobei das strömende Gas eine bestimmte Energieflußdichte aufweist, daß in einem an dem ersten Kanal angrenzenden zweiten Kanal eine Strömung eines Gases mit einer Energieflußdichte hervorgerufen wird, die etwa genauso groß wie die des in dem ersten Kanal strömenden Gases ist, wobei der erste und der zweite Kanal durch eine Trennwand mit Ausnahme an einer ersten Öffnung voneinander getrennt sind, die in einer Linie mit dem Ort des Substrats liegt, daß in einem an den zweiten Kanal angrenzenden dritten Kanal eine Strömung eines Gases hervorgerufen wird, das eine Ener­ gieflußdichte aufweist, die etwa genauso groß wie die Ener­ gieflußdichte des in dem zweiten Kanal strömenden Gases ist, wobei der zweite und der dritte Kanal durch eine Trennwand mit Ausnahme an einer zweiten Öffnung voneinander getrennt sind, die in einer Linie mit der ersten Öffnung liegt, wobei der dritte Kanal zum Teil durch ein Fenster begrenzt ist, das auf einer Seite des Kanals gegenüber der zweiten Öffnung in einer Linie mit der ersten und der zweiten Öffnung liegt, und daß das ein Reagens enthaltende Gas mit Strahlung einer vorbestimmten Wellenlänge durch das Fenster und durch die erste und die zweite Öffnung hindurch bestrahlt wird.
DE4108142A 1990-03-14 1991-03-13 Reaktor Ceased DE4108142A1 (de)

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US07/492,454 US5005519A (en) 1990-03-14 1990-03-14 Reaction chamber having non-clouded window

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