DE4128749C2

DE4128749C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung

Info

Publication number: DE4128749C2
Application number: DE4128749A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Matsuda; Yuuichi Mitaka; Akimichi Yonekura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2011-08-30
Also published as: JPH04109621A; JP3053851B2; KR920005268A; US5286523A; DE4128749A1; KR950000857B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung nach dem Ober begriff des Patenanspruches 1 bzw. 3 sowie eine Sub stratbehandlungsvorrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 bzw. 8 bzw. 10 und insbesondere Vorrichtung zum Erzeu gen von Filmen mittels eines Gases oder dergleichen oder mittels eines Veraschungsprozesses.

Halbleiteranordnungen werden üblicherweise nach Dünn film- oder Dünnschicht-Erzeugungsprozessen nach der Dampfphasen-Aufdampf- oder CVD-Methode mittels Dampf phasen reaktionen, nach dem Aufwachsverfahren und dergleichen hergestellt. Zudem werden hierfür auch verbreitet Ätz- und Veraschungsverfahren angewandt. Insbesondere wird häufig das Chargenverfahren, bei dem eine Anzahl von Substraten in einem Los bearbeitet bzw. behandelt werden, als ein eine hohe Produktionsleistung gewährleistendes Verfahren angewandt.

Beim Chargenverfahren ergeben sich jedoch Schwankungen im Oberflächenbehandlungszustand von Sub straten. Bei der Ausbildung von Dünnfilmen auf einer Anzahl von Substraten variieren beispielsweise Dicke und Güte der jeweiligen Filme. Dies beruht darauf, daß sich die Oberflächenbehandlungsbedingungen je nach den Lagen oder Stellungen der in einem Reaktionsgefäß angeordneten Substrate geringfügig ändern.

Im folgenden ist der Grund für das Auftreten solcher Änderungen oder Schwankungen bei der Erzeugung von dünnen Filmen erläutert. Beim CVD-Verfahren oder beim Aufwachs verfahren erfolgt die Oberflächenbehandlung mittels einer Reaktion oder Umsetzung, die durch Energie von Wärme, Licht, Plasma oder dergleichen herbeigeführt wird, durch Zersetzung eines in das Reaktionsgefäß eingeführten Gases oder durch eine Reaktion bzw. Umsetzung von Gas auf den Substraten. Beim Chargenverfahren sind die Substrate im allgemeinen in der Strömungsrichtung des in das Reaktions gefäß eingeführten Gases angeordnet. Die Zeitdauer der Energiebeaufschlagung der Substrate an der Stromaufseite des Gasstromes ist dabei von der Zeitdauer der Energie beaufschlagung der Substrate an der Stromseite des Gas stromes verschieden. Wenn zudem mehrere Gase im Reaktions gefäß miteinander vermischt werden, erreicht das Gasge misch die jeweiligen Substrate zu verschiedenen Zeit punkten. Dabei sind die Grade der Ablagerung oder Reak tion des Gases (Gassorten) an unterschiedlichen Stellen der Substrate verschieden. Über das bei niedrigeren Tem peraturen durchgeführte CVD-Verfahren wird von J. Sato und K. Maeda in VERY LOW TEMPERATURE CVD OF SIO₂ FILMS USING OZONE AND ORGANOSILANE (Electro Chemical Society, Spring Meeting, Abstract No. 9, Seiten 31 bis 33, Mai 1971) berichtet.

Wie erwähnt, ergibt sich beim herkömmlichen Chargenver fahren das Problem, daß die Oberflächenbehandlungszu stände der Substrate variieren bzw. verschieden sind.

In der EP-OS 0 371 854 ist ein Verfahren zum Auftragen von Schwermetallen auf ein Substrat beschrieben, bei dem Druck, Temperatur und Mischungsverhältnis von Gasen konstant gehalten werden. Dabei wird die Zufuhr der Ga se zu einer Kammer und die Unterbrechung von dieser Zu fuhr zyklisch wiederholt, um so Schwermetallschichten mit einer gegebenen Dicke auf eine Vielzahl von Substra ten aufzutragen.

Weiterhin beschäftigt sich die GB-PS 1 549 845 mit der Diffusionsbeschichtung und insbesondere mit der Auftra gung von Beschichtungen auf feine Poren oder schmale Hohlräume. Bei dem hierzu beschriebenen Verfahren wird der Druck eines Gases bzw. der Partialdruck von Gasen so verändert, daß eine optimale Reaktion der Gase statt findet, damit die Beschichtungen auf den feinen Poren oder schmalen Hohlräumen entstehen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Oberflä chenbehandlung an einer Vielzahl von Substraten zu schaffen, wobei die Gleichförmigkeit der Oberflächenbe handlungszustände der Substrate verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der jeweiligen Patentansprüche enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Durchfüh rung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung an einer Oberfläche eines jeden von mehreren Substraten, bei dem eine vorbestimmte Oberflächenbehandlung dadurch vorge nommen wird, daß mehrere Arten oder Sorten vorbestimm ter Gase in ein Reaktionsgefäß in der Richtung eingelei tet werden, in welcher mehrere Substrate im Reaktions gefäß angeordnet sind. Bei der chargenweisen Behandlung der Substrate werden deren Oberflächenbehandlungsbedin gungen dadurch vergleichmäßigt, daß die Posi tionen im Reaktionsgefäß, in denen optimale Oberflächen behandlungsbedingungen erzielbar sind, zeitabhängig ge ändert werden.

Eine Substratbehand lungsvorrichtung umfaßt insbesondere ein Reaktionsgefäß, in welchem zahlreiche Substrate angeordnet sind, eine Einrichtung zum Strömenlassen eines vorbestimmten Gases in der Anordnungsrichtung der Substrate und zum Einspeisen des Gases in das Reaktionsgefäß zwecks Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung an den Substraten sowie eine Einrichtung zum zeitabhängigen Ändern der Posi tionen im Reaktionsgefäß, in denen optimale Oberflächen behandlungsbedingungen erreicht werden.

Es lassen sich die optimalen Oberflächen behandlungsbedingungen als die Bedingungen definieren, bei denen die Dampfphasenreaktion oder -umsetzung des zuge speisten Gases auf den Oberflächen der betreffenden Sub strate im günstigsten Zustand erfolgt. Bei der Zuspeisung eines Mischgases zum Reaktionsgefäß genügt in den meisten Fällen der Zustand des Gasgemisches der optimalen Oberflächenbehandlungsbedingung zu einem bestimmten Zeit punkt nach dem Vermischen der Gase miteinander. Dies be deutet, daß die Grade der Zersetzung oder Umsetzung des Gases an unterschiedlichen Stellen der Substrate im Reaktionsgefäß verschieden sind, was zu der Abweichung bzw. den Unterschieden bei der chargenweisen Behandlung von Substraten führt.

Die Zeitdauer, während welcher Gas, als Gasphasenarten, Wärme, Licht, Plasma oder dergleichen ausgesetzt wird, und/oder die Zeitdauer nach dem Vermi schen der Gase durch z. B. eine Einrichtung zur zeitabhän gigen Änderung der Geschwindigkeiten des Gases in einem Reaktionsgefäß wird geregelt. Da die zeitab hängige Lagenänderung der Substrate im Reaktionsgefäß möglich ist und die optimalen Oberflächenbehandlungsbedingun gen für Filmerzeugung oder dergleichen im Reaktionsgefäß zeitabhängig geändert werden können, werden die Film erzeugungsbedingungen für die im Reaktionsgefäß befind lichen Substrate so vergleichmäßigt, daß gleichmäßige dünne Filme erhalten werden. Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden somit die Dicken- und Güteunterschiede zwischen den Filmen vermindert.

Bei Anwendung auf das Chargenverfahren können folglich die Oberflächenbehandlungsbedingungen für eine Anzahl von im Reaktionsgefäß befindlichen Substraten durch zeitabhängige Änderung der Stellen oder Positionen, an denen die optimalen Oberflächenbehandlungs bedingungen erreicht werden, vergleichmäßigt oder egali siert werden, so daß die Substrate einer Oberflächen behandlung mit hohem Gleichförmigskeitsgrad unterworfen werden können.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Substratbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der zeitab hängigen Änderungen der Stickstoff strömungsmengen und der Gasströmungs geschwindigkeiten bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Vertei lung der Filmablagerungsgeschwindigkeiten im Reaktionsgefäß bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Vertei lung der Filmablagerungsgeschwindigkeiten im Reaktionsgefäß bei festgelegter Gas strömungsgeschwindigkeit,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Filmablagerungsgeschwindig keiten und den Abständen zwischen der Mischstelle und den Substraten bei fest gelegter (gleichbleibender) Gasgeschwin digkeit,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Substratbehandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Substratbehandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau einer tonnenförmigen Substratbehandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Nieder druck-CVD-Verfahren zur Anwendung kommt. Im folgenden ist die Erzeugung von Siliziumoxidfilmen auf monokristallinen Siliziumplättchen beschrieben.

Ein aus Quarz hergestelltes Reaktionsgefäß 10 besitzt einen Innendurchmesser von 16 cm. Auf einer im Reaktions gefäß vorgesehenen Quarz-Platte 12 sind zahlreiche Sili zium-Plättchen 14 eines Durchmessers von 10 cm angeordnet. Das Reaktionsgefäß 10 ist von einem Widerstandsheizelement 16 umschlossen. An den einen Endabschnitt des Reaktions gefäßes 10 sind Gasspeiserohre 30A, 30B und 30C ange schlossen, die über Ventile 40A, 40B bzw. 40C mit Gasvor räten 20A, 20B bzw. 20C verbunden sind. Bei der darge stellen Ausführungsform enthält der Gasvorrat 20A gas förmiges Ehtylsilicat (Tetraethoxysilan, abgekürzt als TEOS), während der Gasvorrat 20C gasförmigen Stickstoff und der Gasvorrat 20B Sauerstoff und/oder gasförmiges Ozon enthält. Der andere Endabschnitt des Reaktionsgefäßes 10 ist mit einem Absaugrohr 11 verbunden, an das über ein Druckregelventil 45 eine Kreiselpumpe 50 angeschlossen ist.

Das Steuer- bzw. Regelsystem der Substratbehandlungsvor richtung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Funktionsgenerator 65 für die Erzeugung von Signalen zur Änderung der Gasströ mungsmengen, eine Strömungsmengen-Regelschaltung 60, welche die Signale vom Funktionsgenerator 65 abnimmt und Öffnungs/Schließsignale für ein Ventil 40C zur Regelung oder Einstellung der Strömungsmengen von gasförmigem Stickstoff erzeugt, sowie eine Druckregelschaltung 62, welche ein Druckregelventil 45 für die Einstellung des Drucks im Reaktionsgefäß 10 ansteuert.

Im folgenden ist die Erzeugung von Oxidfilmen mittels dieser Vorrichtung erläutert. Das Innere des Reaktions gefäßes 10 wird evakuiert, und die Siliziumplättchen 14 werden mittels des Widerstandsheizelements 16 auf eine hohe Temperatur von z. B. 380°C erwärmt. In das Reaktions gefäß 10 werden gleichzeitig TEOS in einer Strömungsmenge von 200 cm³/min, Sauerstoff in einer Strömungsmenge von 10 000 cm³/min und Stickstoff in einer Strömungsmenge von Q cm³/min eingeleitet. Die in das Reaktionsgefäß 10 ein geleiteten Gase strömen über die Siliziumplättchen 14 und werden über das Absaugrohr 11 abgeführt. Der im Reaktions gefäß 10 herrschende Druck wird durch Steuerung des Öff nungsgrads des Druckregelventils 45 auf 13 333 Pa (100 Torr) eingestellt.

Um bei dieser Ausführungsform unter den angegebenen Bedingungen Oxidfilme zu erzeugen, wird die Mischgas geschwindigkeit v durch zeitabhängige Änderung der Strömungsmenge Q des Stickstoffs mittels des Funktions generators 65 und der Strömungsmengen-Regelschaltung 60 zeitabhängig geändert. Gleichzeitig wird das Druckregelventil 45 über den Funktionsgenerator 65 und eine Regelventil-Steuerschaltung bzw. die Druckregel schaltung 62 in Synchronismus mit der Stickstoff-Strö mungsmengenänderung so angesteuert, daß der im Reaktions gefäß 10 herrschende Druck konstant bleibt.

Die Mischgasgeschwindigkeit v im Reaktionsgefäß 10 läßt sich wie folgt ausdrücken:

v = [(Größe der Gesamtgasströmung in der Atmosphäre pro Zeiteinheit)/(Ist-Druck)]/ (Strömungsdurchgangsfläche).

Hierbei ist die Strömungsdurchgangsfläche die eigentliche Querschnittsfläche des Gas strömungsdurchgangs im Reaktionsgefäß 10, in welchem das Gas als viskose Strömung strömt. Wenn die Siliziumplättchen 14 im Reaktionsgefäß 10 in kleinen gegenseitigen Ab ständen angeordnet sind, entspricht die Strömungsdurch gangsfläche der Querschnittsfläche, welche durch die Außenfläche jedes Plättchens und die Innenfläche des Reaktionsgefäßes 10, abzüglich der Querschnittsfläche der Quarzplatte, definiert ist.

Wenn die Summe aus der Plättchenoberfläche und der Quer schnittsfläche der Quarzplatte schätzungsweise 100 cm² beträgt, läßt sich die Mischgasgeschwindigkeit v im Reak tionsgefäß 10 ausdrücken zu:

v = [(200+10 000+Q)/(100/760)]/(π8²-100) [cm/min] = (10 200+Q)/797 [cm/s] (1)

Die für die Zuführung des Gases über die Strecke D vom Gaseinlaß zum Gasauslaß des Reaktionsgefäßes 10 erforder liche Zeit t bestimmt sich zu:

t = D/v = 797D/(10 200+Q) [s] (2)

In Fig. 2 steht die ausgezogene Linie für eine sich zeit abhängig ändernde, schwingende oder oszillierende Wellen form der bei dieser Ausführungsform angewandten Stick stoffströmungsmenge Q, während die gestrichelte Linie die Änderung der Mischgasgeschwindigkeit v im Reaktionsgefäß 10 gemäß Gleichung (1) angibt.

Fig. 3 veranschaulicht die Abhängigkeit der Oxidfilm- Erzeugungsgeschwindigkeiten in den Positionen der Sub strate im Reaktionsgefäß 10 für den Fall der Erzeugung der Oxidfilme unter den in Fig. 2 dargestellten Bedin gungen. Fig. 4 veranschaulicht als Referenz die Abhän gigkeit der Oxidfilm-Erzeugungsgeschwindigkeiten an den Stellen der im Reaktionsgefäß befindlichen Substrate unter den gleichen Bedingungen, wie für die beschriebene Ausführungsform angegeben, nur mit dem Unterschied, daß die Stickstoffströmungsmenge Q auf 6000 cm³/min festgelegt ist.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Filmerzeugungsge schwindigkeiten bei dieser Ausführungsform, abgesehen von den beiden Endabschnitten des Reaktionsgefäßes 10, gleich mäßig. Wenn die Stickstoffströmungsmenge festgelegt ist, ist die Filmerzeugungsgeschwindigkeit in der Position, in welcher D etwa 20 cm beträgt, am größten, während sie in Annäherung an das stromaufseitige und das stromabseitige Ende schnell abnimmt.

Nachstehend ist der Grund für die Erzielung einer solchen gleichmäßigen Filmerzeugungsge schwindigkeit erläutert. Anhand eines Versuchs wurde festgestellt, daß es etwa 1 s dauert, bis TEOS und Ozon in einer Dampfphase reagieren bzw. sich umsetzen und zur Filmerzeugung beitragen (vgl. Fig. 5). (Die Zeit t, welche für die Überführung oder Förderung des Gases vom Gasein laß zum Gasauslaß im Reaktionsgefäß 10 nötig ist, beträgt beispielsweise 0,984 s, wenn in Gleichung (2) Q = 6000 cm³/min und D = 20 cm betragen.) Wenn somit TEOS und Ozon miteinander vermischt werden, reagieren sie miteinander unter Erzeugung eines Produkts, das zur Filmerzeugung an einer Stelle beiträgt, die etwa 20 cm vom Gaseinlaß im Reaktionsgefäß entfernt ist. Stromauf dieser Stelle wird keine ausreichende Menge eines solchen Pro dukts erzeugt, während das an der Stromabseite entstandene Reaktionsprodukt deaktiviert wird. Infolgedessen ergibt sich die in Fig. 4 gezeigte Filmablagerungs-Geschwindig keitsverteilung.

Wenn andererseits, wie bei der beschriebenen ersten Aus führungsform, die Gasgeschwindigkeiten im Reaktionsgefäß geändert werden können, ändern sich die Stellen, an denen die Filmablagerungsbedingungen optimal werden, periodisch in Richtung des Gasstroms im Reaktionsgefäß. Als Ergebnis werden die Ablagerungsbedingungen, wie Filmablagerungs geschwindigkeiten, im Reaktionsgefäß innerhalb eines wei ten Bereichs vergleichmäßigt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird lediglich die Strömungsmenge des gasförmigen Stickstoffs geregelt. Ein noch besseres Ergebnis kann jedoch dann erzielt werden, wenn die Strömungsmenge von TEOS sowie die Strömungsmenge von Sauerstoff und/oder gasförmigem Ozon gleichzeitig geregelt oder eingestellt werden, während das Verhältnis dieser Gasströme unabhängig von der Zeit konstant gehal ten wird.

In diesem Fall kann die Vorrichtung gemäß Fig. 1 so abge wandelt werden, daß die Strömungsmengen-Regelschaltung 60 mit den Gasvorräten 20A, 20B und 20C verbunden ist. Bei einer solchen Vorrichtung wird die Strömungsmenge jedes Gases auf vorher beschriebene Weise mittels der Strömungs mengen-Regelschaltung 60 eingestellt. Dabei läßt sich die Gleichung für die Mischgasgeschwindigkeit V wie folgt um schreiben:

V = [(Q_A+Q_B+Q_C)/(100/760)]/(π8²-100) [cm/min] = (Q_A+Q_B+Q_C)/797 [cm/s]

In obiger Gleichung bedeuten: Q_A = Strömungsmenge von TEOS; Q_B = Strömungsmenge von Sauerstoff und/oder gas förmigem Ozon; Q_C = Strömungsmenge von gasförmigem Stick stoff.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die Positio nen oder Stellen, an denen die günstigste Filmerzeugung aus dem zersetzten oder umgesetzten, in das Reaktionsgefäß eingeführten Gas stattfindet, durch Änderung der Gas strömungsgeschwindigkeit im Reaktionsgefäß geändert. Wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, können jedoch die Positionen oder Stellen der günstigsten Film erzeugung im Reaktionsgefäß auch dann geändert werden, wenn die Mischgasströmung im Reaktionsgefäß konstant bleibt.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer CVD-Typ-Filmerzeugungsvor richtung, die mit Gasvorräten 20A und 20B versehen ist. Die Strömungsmengen der Gase von den Gasvorräten 20A und 20B werden geregelt, worauf die Gase an einer Gasmisch stelle 25 miteinander vermischt werden, die außerhalb des Reaktionsgefäßes 10 liegt und an welcher die Gaszersetzung einsetzt. Zwischen der Mischstelle 25 und dem Gaseinlaß des Reaktionsgefäßes 10 sind mehrere Gasspeiserohre 32A, 32B und 32C unterschiedlicher Durchmesser angeordnet. Die Verbindung und Trennung zwischen der Gasmischstelle 25 und den Gasspeiserohren 32A bis 32C erfolgt mittels Ventilen 41A, 42A bzw. 43C.

Wenn in der oben beschriebenen Vorrichtung zum Beispiel Substrate auf die gleiche Weise wie bei der ersten Aus führungsform behandelt werden, wird die Verbindung zwi schen der Gasmischstelle 25 und den Gasspeiserohren 32A bis 32C wiederum über die Ventile 41A bis 41C in kon stanter Zeitspanne hergestellt. Mit anderen Worten: die Strömungswege des Mischgases von der Gasmischstelle 25 werden jeweils mittels der Ventile 41A bis 41C geöffnet. Da die Gasspeiserohre 31A bis 31C unterschied liche Durchmesser aufweisen, sind auch die Mischgasge schwindigkeiten in diesen Rohren voneinander verschieden. Infolgedessen ändern oder verlagern sich die Stellen, an denen die Zersetzungs- oder Umsetzungszustände den optimalen Ablagerungsbedingungen genügen, entsprechend den Gasspeisemengen von den jeweiligen Gasspeiserohren. Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform wird auch hier das Problem der Lagenabhängigkeit der Filmablage rungsbedingungen von den Mischgasgeschwindigkeiten auch dann gelöst, wenn die Mischgasgeschwindigkeit im Reak tionsgefäß 10 konstant bleibt.

Fig. 7 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform, die eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 6 darstellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 6 dadurch, daß mehrere Gasspeiserohre 32A, 32B und 32C jeweils unterschiedlicher Länge vorgesehen sind. Wie bei der Vorrichtung nach Fig. 6 setzt die Zersetzung (decomposition) des Mischgases an der Gasmischstelle 25 ein. Ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 variiert die Laufzeit des Mischgases von der Gasmisch stelle 25 zum Reaktionsgefäß 10 mit den Mengen des über die Rohre 32A bis 32C zugespeisten Mischgases. Ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 werden somit die Filmablagerungsbedingungen im Reaktionsgefäß 10 dadurch vergleichmäßigt, daß die Gasspeiserohre 32A bis 32C je weils entsprechend mit den Gasvorräten 20A und 20B in Verbindung gebracht werden.

Bei zweiter und dritter Ausführungsform der Erfindung bleibt die Gasströmungsmenge im Reaktionsgefäß konstant; da jedoch die Periode oder Dauer der Gasströmung zwi schen der Gasmischstelle 25 und dem Gaseinleitabschnitt des Reaktionsgefäßes geändert wird, wird eine ähnliche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt.

Wenn bei zweiter und dritter Ausführungsform weiterhin ein Gasvorrat eine oder mehrere Gasarten enthält, läßt sich die Gasmischstelle 25 als Gasumsetzungs-Startstelle 25 identifizieren.

Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend beschrie benen Ausführungsformen beschränkt.

Während beispielsweise der im Reaktionsgefäß herrschende Druck bei den beschriebenen Ausführungsformen mittels eines Druckregelventils eingestellt wird, kann er auch durch Änderung der Gasabsauggeschwindigkeit durch Ein stellung der Drehzahl einer Kreiselpumpe geregelt werden.

Die Gas(strömungs)geschwindigkeit braucht nicht in jedem Fall durch Regelung der Gasströmungsmengen und der Gas absauggeschwindigkeiten geändert oder variiert zu werden, sondern kann auch durch andere Einrichtungen geändert werden, welche den Druck des Gases variieren.

Die Änderung der Gasgeschwindigkeiten erfolgt nicht in jedem Fall, wie für die oben beschriebenen Ausführungs formen erläutert, in linearer Weise, sondern kann auch mittels verschiedener Funktionen entsprechend den Charak teristika der Substratbehandlungsvorrichtung und den erforderlichen Filmerzeugungsbedingungen erfolgen.

Die folgenden Bedingungen werden als die optimalen Oberflächenbehandlungsbedingungen angesehen:

1) Die Bedingung, unter welcher eine Filmerzeugungsge schwindigkeit am größten ist;
2) die Bedingung, unter welcher die Ätzgeschwindigkeit eines geätzten Films oder Ätzfilms am kleinsten ist;
3) die Bedingung, unter welcher das Wähl- oder Einstell verhältnis zwischen Ätzmaterialien A und B in einem Ätzprozeß am größten ist; und
4) die Bedingung, unter welcher das Wähl- oder Einstell verhältnis zwischen Grundmaterialien A und B bei der Wahl des Aufwachsverfahrens und des CVD-Verfahrens am größten ist.

In Verbindung mit den oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine Methode zur Erzeugung von Siliziumoxidfilmen nach dem Niederdruck-CVD-Verfahren unter Verwendung von TEOS und Ozon erläutert worden, doch kann der Oxidfilmerzeu gungsprozeß von einem selektiven Typ (selection type) oder einem nichtselektiven Typ sein. In diesen Fällen ist es schwierig, Siliziumoxidfilme auf hydrophilem Material zu erzeugen, während solche Filme einfach auf hydrophobem Material erzeugt werden können. Weiterhin können verschie dene Arten von Gasmaterialien und dünnen Filmen ange wandt werden. Die Erfindung ist auf folgendes anwendbar:

1) Niederdruck-CVD-Verfahren, Plasma-CVD-Verfahren, Normaldruck-CVD-Verfahren, Licht-CVD-Verfahren und Aufwachsverfahren für Halbleiterkristalle und derglei chen unter Anwendung von Dampfphasenreaktionen sowie
2) Substratoberflächenbehandlung, wie Ätzen, als CDE bekannt, mittels eines Gases oder Abstrom-Veraschung (insbesondere Ätzen von Siliziumsubstraten nach der Anregung von Fluorkohlenstoffgas mittels Mikrowellen und Transportieren der Siliziumsubstrate zu einem nachgeschalteten Reaktionsgefäß über ein Transport rohr). Erfindungsgemäß können Wärme, Hochfrequenz wellen, Mikrowellen, Ionenstrahlbestrahlung, Elek tronenstrahlbestrahlung, Molekularstrahlbestrahlung, Röntgenbestrahlung, Lichtstrahlbestrahlung und der gleichen wirksam angewandt werden, um ein Gas für die Herbeiführung einer Dampfphasenreaktion zu zersetzen.

Claims

1. Verfahren zur Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung an einer Vielzahl von Sub straten, mit:
einem ersten Schritt der Zuspeisung mindestens einer Gassorte in ein Reaktionsgefäß in einer Rich tung, in welcher eine Vielzahl von Substraten im Reaktionsgefäß angeordnet sind, und
einem zweiten Schritt der Oberflächenbehandlung der Substrate, die in Richtung der Gasströmung im Reak tionsgefäß angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
im zweiten Schritt zeitabhängig die Positionen oder Stellen, an denen optimale Oberflächenbehandlungs bedingungen erzielbar sind, verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt einen Schritt einer zeitabhängigen Änderung der Gasströmungsgeschwindigkeiten im Reaktionsgefäß umfaßt.

3. Verfahren zur Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung an einer Vielzahl von Sub straten, mit:
einem ersten Schritt der Zuspeisung mindestens einer Gassorte in ein Reaktionsgefäß in einer Rich tung, in welcher eine Vielzahl von Substraten im Reaktionsgefäß angeordnet sind,
einem zweiten Schritt der Einleitung einer Reaktion des im ersten Schritt zugespeisten Gases, und
einem dritten Schritt der Einführung des Gases in das Reaktionsgefäß,
dadurch gekennzeichnet, daß
im dritten Schritt zeitabhängig die Gasströmungs geschwindigkeiten des Gases, dessen Reaktion im zweiten Schritt eingesetzt hat, verändert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schritt eine zeitabhängige Änderung des Gasdrucks beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schritt eine zeitabhängige Änderung von Gasströmungsstrecken be inhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt ein Vermischen der einen Gassorte mit mindestens einer anderen Gassorte beinhaltet.

7. Substratbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit:
einem Reaktionsgefäß (10), in welchem wenigstens ein Substrat angeordnet ist, und
einer Zuspeisungseinrichtung zum Zuspeisen von Gas in das Reaktionsgefäß,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum zeitabhängigen Ändern der Strömungsgeschwindigkeiten des Gases.

8. Substratbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit:
einem Reaktionsgefäß (10), das einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweist und in welchem eine Vielzahl von Substraten angeordnet sind,
mindestens einem Gasvorrat (20), der ein Gas ent hält,
einer mit dem Gasvorrat (20) verbundene Ventilein heit (40) zum Regeln der Strömungsmengen des Gases vom Gasvorrat (20),
einer Strömungsmengen-Regelschaltung (60),
einem Gaseinführrohr (30) zum Zuspeisen des Gases, dessen Strömungsmenge durch die Ventileinheit (40) geregelt ist, in das Reaktionsgefäß (10),
einem an den zweiten Endabschnitt des Reaktionsge fäßes (10) angeschlossenes Druckregelventil (45) zum Regeln eines im Reaktionsgefäß (10) herrschen den Drucks,
einer Druckregelschaltung (62) zum Öffnen und Schließen des Druckregelventils (45) und
einer dem Druckregelventil (45) nachgeschalteten Pumpe (50),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungsmengen-Regelschaltung (60) das Öffnen und Schließen der Ventileinheit (40) steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Funktionsgenerator (65) zum Ansteuern der Strömungsmengen-Regelschaltung (60) und des Druckregelventils (45).

10. Substratbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit:
mindestens einem Gasvorrat (20), der ein Gas ent hält,
eine Gasreaktions-Einleiteinheit (25),
mindestens einer ersten, mit der Gasreaktions-Ein leiteinheit (25) verbundenen ersten Ventileinheit (41),
mindestens einer ersten, mit der Gasreaktions-Ein leiteinheit (25) verbundenen ersten Ventileinheit (41),
mindestens einer Gasspeiserohreinheit (32) mit einem ersten, mit der ersten Ventileinheit (41) verbundenen Endabschnitt und einem zweiten Endab schnitt,
einer mit dem zweiten Endabschnitt der Gasspeise rohreinheit verbundenen zweiten Ventileinheit (42),
einer Gaseinführeinheit (30) mit einem ersten, mit der zweiten Ventileinheit (42) verbundenen Endab schnitt und einem zweiten Endabschnitt,
einem Reaktionsgefäß (10), das einen ersten, mit dem zweiten Endabschnitt der Gaseinführeinheit (30) verbundenen Endabschnitt und einen zweiten Endab schnitt aufweist und in welchem eine Vielzahl von Substraten angeordnet ist, und
einer dem zweiten Endabschnitt des Reaktionsgefäßes nachgeschalteten Pumpe (50),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gasreaktions-Einleiteinheit (25) die Reaktion des Gases vom Gasvorrat (20) einleitet, und
die erste Ventileinheit (41) die Strömungsmengen des Gases, dessen Reaktion durch die Gasreaktions- Einleiteinheit (25) eingeleitet ist, regelt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasspeiserohrein heit (32) eine Anzahl von Rohren unterschiedlicher Durchmesser aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasspeiserohrein heit (32) eine Anzahl von Rohren unterschiedlicher Strömungsstrecken aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasreaktions-Ein leiteinheit (25) eine Einrichtung zum Vermischen der einen Gassorte mit mindestens einer anderen Gassorte aufweist.