DE69611952T2

DE69611952T2 - Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung dünner Schichten

Info

Publication number: DE69611952T2
Application number: DE69611952T
Authority: DE
Inventors: Yukio Fukunaga; Takeshi Murakami; Hiroyuki Shinozaki; Kiwamu Tsukamoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2016-06-15
Also published as: US6022413A; TW331652B; EP0748881A1; KR970003436A; EP0748881B1; DE69611952D1; KR100427427B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung und insbesondere auf eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, die zur Abscheidung in einer Dampf- oder Gasphase geeignet ist, und zwar von einem Dünnfilm von hoher dielektrischer Konstante, wie beispielsweise aus Barium/Strontium-Titanat.

Beschreibung des Standes der Technik

Die letzten Jahre haben wachsende Anstrengungen in der Halbleiterindustrie gesehen, den Grad der Integration von integrierten Schaltungen zu vergrößern. Diese Anstrengungen sind unter anderem gerichtet gewesen auf die Forschung und Entwicklung von DRAM's (Dynamic Random Access Memories = dynamische Arbeitsspeicher), die von den gegenwärtigen Megabit-Speichermöglichkeiten zu zukünftigen Gigabit-Speichermöglichkeiten reichen. Zur Herstellung von solchen DRAM's ist es nötig, Vorrichtungen mit großen Speichermöglichkeiten vorzusehen. Bei einem Versuch, dielektrische Dünnfilme zur Anwendung in solchen Vorrichtungen mit großer Speicherkapazität zu verwenden, haben Forscher ihre Aufmerksamkeit auf Siliziumoxydfilme und Siliziumnitritfilme verlagert, deren dielektrischen Konstanten 10 oder kleiner sind, und zwar zu vielversprechenderen Dünnfilmmetalloxydmaterialien wie beispielsweise Tantalumpentoxyd (Ta&sub2;O&sub5;) dessen dielektrische Konstante ungefähr 20 ist, und zu Bariumtitanat (BaTiO&sub3;), auf Strontiumtitanat (SrTiO&sub3;) und ihre Mischung aus Barium/Strontium-Titanat, dessen dielektrischen Konstanten ungefähr 300 sind.
Jedoch leidet die Dampfabscheidung bzw. Dampfablagerung eines dünnen Filmes eines Materials mit so hoher dielektrischer Konstante unter einem Herstellungsproblem dahingehend, daß die Rate der Filmablagerung geringer ist, als die von herkömmlichen Dünnfilmen. Die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 7-58036 offenbart eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, die vorgeschlagen worden ist, um ein solches Problem zu lösen. Die offenbarte Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung hat eine Reaktionskammer, die darin eine andere Atmosphäre als die Umgebungsatmosphäre entwickelt, einen Suszeptor bzw. eine Aufnahme, die drehbar in der Reaktionskammer aufgenommen ist, um ein Substrat zu ertragen, auf dem ein Dünnfilm geformt wird, einen Hubmechanismus mit einem Magnetlager zum Anheben des Suszeptors und einen Betätigungsmechanismus zur Drehung des Suszeptors bzw. der Aufnahme mit hoher Drehzahl. Der Suszeptor wird angehoben durch den Hubmechanismus mit dem Magnetlager. Da ein nicht berührendes Lager verwendet wird, um den Suszeptor zu tragen, kann die Drehzahl des Suszeptors frei gesteigert werden insofern es durch die Festigkeit des Suszeptors bzw. der Aufnahme gestattet ist, um den Zentrifugalkräften zu widerstehen, die darauf aufgebracht werden. Der Suszeptor wird insbesondere drehbar von einem Motor getragen, der mit Magnetlagern kombiniert ist, und zwar mit einem festen Rotor. Der Suszeptor hat eine Heizung und einen Spannmechanismus und weist auch einen Schleifring auf, um elektrische Energie dorthin zu liefern.
Die Dampfabscheidung eines Dünnfilms von Material mit hoher Dielektrizitätskonstante wird dadurch gekennzeichnet, daß ein Materialgas in der Dampfphase in einem sehr engen hohen Temperaturbereich gehalten werden sollte. Wenn die obige herkömmliche Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung eingesetzt wird, um einen Dünnfilm von einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante abzuscheiden bzw. abzulagern, dann tendiert das Material dazu, abgetrennt zu werden, wenn es unmäßige Temperaturungleichmäßigkeiten in der Reaktionskammer gibt, wodurch die Reaktionskammer verunreinigt wird, oder was einen verschwenderischen Verbrauch des Materials uni eine verringerte Ausbeute zur Folge hat.
Da darüber hinaus der Suszeptor und die Heizung sich integral miteinander drehen, wird der Motor einer großen Last unterworfen und kann nicht einfach gesteuert werden. Die Heizung wird wahrscheinlich sich bald verschlechtern, und ihr Instandhaltungszyklus ist kurz, da die Heizung immer der Atmosphäre in der Reaktionskammer ausgesetzt ist. Der feste Rotor ist wegen seinem erforderlichen Niveau an mechanischer Festigkeit schwer und kann nicht einfach gesteuert werden, da er wahrscheinlich in einem gewissen Schwingungsbetriebszustand schwingt. Insofern, als der Schleifring zur Versorgung von elektrischer Energie sich wahrscheinlich schnell abnutzen wird, tendiert er dazu, ein Versagen zu verursachen und die Versorgung mit elektrischer Energie instabil zu machen.
Bei der herkömmlichen Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung muß die Temperatur der Atmosphäre in der Reaktionskammer und die Temperatur des Substrates genau getrennt von einander gesteuert werden. Da die Reaktionskammer Temperatursteuermittel zur getrennten Steuerung der Temperaturen vorsieht, ist die Reaktionskammer bezüglich der Struktur relativ komplex, was einen vergleichsweise niedrigen Freiheitsgrad bezüglich der Konstruktion eines Einspeisungspfades zum Beladen und Entladen der Substrate und eines Roboterarms zuläßt, um ein Substrat durch den Einspeisungspfad zu leiten, um das Substrat auf dem Suszeptor anzuordnen oder dieses davon herunter zu nehmen.
Bei der herkömmlichen Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung kann weiterhin die Temperatur des Substrates nicht schnell verändert werden, da das Substrat durch den Suszeptor aufgeheizt wird. Folglich kann auch wenn die Temperatur des Substrates als unrichtig detektiert wird, die Temperatur des Substrates nicht schnell auf ihren entsprechenden Wert gesteuert werden. Als eine Folge können wünschenswerte Reaktionsumstände nicht eingerichtet werden.
US 5,063,31 offenbart eine Vorrichtung zum Züchten einer Dampfphasenlage auf einem Halbleitersubstrat, das eine Reaktionsröhre aufweist, die auf einer Basisplatte befestigt ist, weiter eine hohle Welle, die an der Basisplatte durch ein Lager befestigt ist, das dazwischen angeordnet ist, und das von einem Motor zu drehen ist, ein Gehäuse, das an der Welle befestigt ist, ist in der Reaktionsröhre angeordnet, die eine Öffnung besitzt, die von einem Suszeptor bzw. einer Aufnahme verschlossen wird, auf der ein Halbleitersubstrat anzuordnen ist. Ein Wärmeerzeugungswiderstand wird in dem Gehäuse angeordnet.
GB 2 213 316 A offenbart eine Probenbehandlungsvorrichtung, die eine Vakuumumschließung aufweist, einen langgestreckten hohlen Rotor, der um eine Achse drehbar ist und eine Probe trägt, Energieleitungsmittel, die durch den Rotor von einer Durchspeisung zu einer hinteren Stirnseite der Probe laufen, innere Magnete, die an dem Rotor befestigt sind, äußere Magnete, die außerhalb der Umschließung rotieren und magnetisch mit den inneren Magneten gekoppelt sind, um den Rotor und die Probe zu drehen.
WO 91/25723 offenbart eine Halbleiterwaferverarbeitungsvorrichtung mit einem Einzelwaferdrehsuszeptor bzw. einer Einzelwaferdrehaufnahme. Am Unterteil des Gehäuses und mit der Reaktorachse ausgerichtet ist ein Suszeptorantriebstragrahmen. Drehbar innerhalb des Antriebstragrahmens ist eine hohle Suszeptorantriebswelle, die starr mit dem Suszeptor verbunden ist. Die Welle wird drehbar auf einem Hauptlager und einem Sekundärlager getragen.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorzusehen, die einen qualitativ hochwertigen Dünnfilm bzw. dünnen Film aus einem Material mit hoher dielektrischer Konstante wirkungsvoll unter stabilen Temperatur- und Betriebsumständen abzulagern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorzusehen, die einen dünnen Film eines Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante unter stabilen Umständen abscheiden kann und auch leicht ein Substrat in die Reaktionskammer aufnehmen und aus ihr herausbringen kann, und zwar zum wirkungsvollen Filmabscheidungsbetrieb.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorzusehen, die schnell die Temperatur eines Substrates steuern kann, um einen dünnen Film mit einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante unter wünschenswerten Umständen abzuscheiden.
Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorgesehen, die eine Reaktionskammer aufweist, um darin ein Substrat in einer Atmosphäre zu halten, die von einer Umgebungsatmosphäre isoliert ist, weiter Reaktionskammertemperatursteuermittel zur Einstellung der Temperatur einer Innenwand der Reaktionskammer zur Steuerung der Temperatur der Atmosphäre in der Reaktionskammer, Substratdrehmittel zur Drehung des Substrates mit hoher Drehzahl in der Reaktionskammer, Substrattemperatursteuermittel zur Steuerung der Temperatur des Substrates, Reaktionsgasversorgungsmittel zum Ausstoßen von Reaktionsgas, das erforderlich ist, um einen dünnen Film bzw. Dünnfilm auf dem Substrat zum Substrat hin abzuscheiden, und Auslaßmittel zum Auslassen von Gasen aus der Reaktionskammer. Während die Temperatur der Atmosphäre in der Reaktionskammer durch die Reaktionskammertemperatursteuermittel gesteuert wird, und auch die Temperatur des Substrates durch die Substrattemperatursteuermittel gesteuert wird, wird das Substrat mit hoher Drehzahl durch die Substratdrehmittel gedreht, und die Reaktionsgase werden zum Substrat hin ausgestoßen. Daher kann ein qualitativ hochwertiger dünner Film bzw. Dünnfilm aus Material mit hoher Dielektrizitätskonstante sanft und genau auf dem Substrat abgeschieden bzw. abgelagert werden, obwohl ein solches Material mit hoher Dielektrizitätskonstante in der Dampfphase in einem sehr geringen Temperaturbereich gehalten werden muß, und wobei die Gase in einem engen Temperaturbereich reagieren.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Substratdrehmittel einen Motor auf, der mit Magnetlagern kombiniert ist, wobei der Motor einen Stator aufweist und wobei der hohle Motor drehbar in dem Stator angeordnet ist und ein Ende besitzt, das in die Reaktionskammer vorsteht, wobei sie weiter Substrattragmittel aufweisen, die an dem Ende des Rotors befestigt sind, um das Substrat zu tragen. Der Motor kombiniert mit den Magnetlagern ist wirksam, um magnetisch die Substrattragmittel anzuheben, um zu gestatten, daß das Substrat sich sanft bei hoher Geschwindigkeit dreht. Da der Motor hohl ist, ist die Last auf den Motor minimal, und der Motor kann leicht bezüglich seiner Position, Ausrichtung und Drehzahl gesteuert werden.
Gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung weisen die Substrattemperatursteuermittel eine Säule auf, die sich durch den hohlen Rotor erstreckt, und eine Heizung, die an einem Ende der Säule in gegenüberliegender Beziehung zum Substrat montiert ist. Die Heizung und ein Temperatursensor sind daher an einem Ende der Säule befestigt, die sich durch den hohlen Rotor erstreckt. Daher sind die Heizung und der Temperatursensor getrennt von den Substratdrehmitteln und es ist nicht erforderlich, das sie sich gleichzeitig mit dem Substrat drehen. Zusätzlich können die Heizung und der Temperatursensor in einem Raum unter dem Substrat abgedichtet sein, und zwar zur minimierten Aussetzung der Atmosphäre in der Reaktionskammer gegenüber.
Gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung weisen die Substrattragmittel Mittel zum Tragen des Substrates auf, wobei zumindest ein Teil der umgekehrten Seite des Substrates entfernt von den Reaktionsgasversorgungsmitteln freigelegt ist. Die Rückseite des Substrates ist der Heizung ausgesetzt und kann direkt von der Heizung aufgeheizt werden. Daher kann die Temperatur des Substrates genau gesteuert werden.
Gemäß eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorgesehen, die eine Reaktionskammer aufweist, um darin ein Substrat in einer Atmosphäre zu halten, die von einer Umgebungsatmosphäre isoliert ist, weiter ein Substrattragglied zum Tragen des Substrates in der Reaktionskammer, Reaktionsgasversorgungsmittel zum Ausstoßen von Reaktionsgas, das erforderlich ist, um einen Dünnfilm bzw. dünnen Film auf einem Substrat zum Substrat hin abzulagern, Entladungsmittel zum Entladen von Gas aus der Reaktionskammer, Substratdrehmittel zum Drehen des Substrates mit hoher Geschwindigkeit in der Reaktionskammer, wobei die Substratdrehmittel einen hohlen Rotor haben, und ein Substratschiebeglied, das in gegenüberliegender Beziehung zu einer umgekehrten Seite des Substrates angeordnet ist, und zwar entfernt von den Reaktionsgasversorgungsmitteln, um das Substrat weg von dem Substrattragglied zu drücken. Während das Substrat von dem Substrattragglied in der Reaktionskammer getragen wird, deren Atmosphäre von einer Umgebungsatmosphäre isoliert ist, und von den Substratdrehmitteln mit dem hohlen Rotor gedreht werden, die Reaktionsgase werden zu dem Substrat durch die Reaktionsgasversorgungsmittel ausgestoßen, um einen Dünnfilm auf dem Substrat abzulagern. Restliche Gase oder Nebenproduktgase werden aus der Reaktionskammer durch die Entladungsmittel entladen. Nach der Reaktion hebt das Substratschiebeglied das Substrat von dem Substrattragglied ab. Dann wird ein Roboterarm zwischen dem Substrat und dem Substrattragglied eingeführt und trägt das Substrat aus der Reaktionskammer. Um ein neues Substrat in der Reaktionskammer anzuordnen, bewegt sich der Roboterarm mit dem darauf getragenen neuen Substrat zu einer Position über dem Substrattragglied, und das Substrattragglied wird angehoben, um das neue Substrat vom Roboterarm aufzunehmen. Danach wird das Substratdruckglied 1 abgesenkt, um das Substrat auf das Substrattragglied zu legen.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung weiter eine Kupplung auf, die sich durch den hohlen Rotor erstreckt, wobei das Substratschiebeglied auf einem inneren Ende der Kupplung innerhalb der Reaktionskammer getragen wird, und wobei ein Betätigungsmechanismus, der am äußeren Ende der Kupplung montiert ist, und zwar außerhalb der Reaktionskammer, um vertikal die Kupplung zu bewegen. Das Substratschiebeglied ist durch den hohlen Rotor mit dem Betätigungsmechanismus verbunden, der das Substratschiebeglied betätigt.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung weiter eine Heizung auf, die in gegenüberliegenden Beziehung zur Rückseite des Substrates angeordnet ist, um das Substrat aufzuheizen. Die Heizung, die in gegenüberliegender Beziehung zur Rückseite des Substrates angeordnet ist, heizt direkt das Substrat auf. Da die Heizung in gegenüberliegender Beziehung zur Rückseite des Substrates angeordnet ist, ist die Heizung nicht der Reaktion ausgesetzt, die auf der anderen Seite des Substrates stattfindet.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung sind die Heizung und das Substratschiebeglied zur Vertikalbewegung gemeinsam miteinander verbunden. Da die Heizung und das Substratschiebeglied vertikal gleichzeitig miteinander bewegbar sind, ist ihre Struktur relativ einfach und kann durch einen einfachen Mechanismus bewegt werden.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist der Betätigungsmechanismus einen Einspeisungsschraubenmechanismus auf. Der Einspeisungsschraubenmechanismus gestattet, daß eine relativ kleine Betätigungsvorrichtung die Kupplung sanft und zuverlässig bewegt. Der Einspeisungsschraubenmechanismus kann durch einen Kugelgewindemechanismus ersetzt werden.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist der Betätigungsmechanismus ein Abdeckglied auf, das die Kupplung abdeckt, und flexibel auf eine Vertikalbewegung der Kupplung ist, wobei das Abdeckglied einen Raum isoliert, der mit der Reaktionskammer von der umgebenden Atmosphäre in Verbindung gebracht wird. Wenn die Kupplung vertikal bewegt wird, biegt sich das Kupplungsglied, während die Kupplung abgedeckt wird, und dabei wird der Raum isoliert, der mit der Reaktionskammer von der umgebenden Atmosphäre in Verbindung ist. Das Abdeckglied kann (Falten-)Balgen oder ähnliches aufweisen.
Gemäß eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorgesehen, die eine Reaktionskammer aufweist, um darin ein Substrat in einer Atmosphäre zu halten, die von einer Umgebungsatmosphäre isoliert ist, weiter ein Substrattragglied zum Tragen des Substrates in der Reaktionskammer, Reaktionsgasversorgungsmittel zum Ausstoßen von Reaktionsgasen, die erforderlich sind, um einen dünnen Film auf dem Substrat zu dem Substrat hin abzulagern bzw. abzuscheiden, Entladungsmittel zum Entladen von Gasen aus der Reaktionskammer, Substratdrehmittel zum Drehen des Substrates mit hoher Geschwindigkeit in der Reaktionskammer, wobei die Substratdrehmittel einen hohlen Rotor haben, und einen Heizungsbewegungsmechanismus zur vertikalen Bewegung der Heizung, wobei der Heizungsbewegungsmechanismus die Heizung durch den hohlen Rotor trägt. Während das Substrat von dem Substrattragglied in der Reaktionskammer getragen wird, deren Atmosphäre von einer umgebenden Atmosphäre isoliert ist, und von den Substratdrehmitteln mit dem hohlen Rotor gedreht werden, werden die Reaktionsgase zu dem Substrat hin durch die Reaktionsgasversorgungsmittel ausgestoßen bzw. abgelassen, um einen dünnen Film auf dem Substrat abzulagern bzw. auszuscheiden. Restliche Gase oder Nebenproduktgase werden aus der Reaktionskammer durch die Entladungsmittel ausgelassen. Abhängig von den Temperaturzuständen des Substrates wird die Heizung vertikal mit Bezug auf das Substrat bewegt, um schnell die Temperatur des Substrates einzustellen.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist das Substrattragglied Mittel zum Tragen des Substrates auf, während zumindest ein Teil der Rückseite des Substrates entfernt von den Reaktionsgasversorgungsmitteln freigelegt ist. Die Rückseite des Substrates ist der Heizung ausgesetzt und kann direkt von der Heizung aufgeheizt werden. Daher kann die Temperatur des Substrates genau gesteuert werden.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist der Heizungsbewegungsmechanismus einen Einspeisungsschraubenmechanismus auf. Der Einspeisungsschraubenmechanismus gestattet, daß eine relativ kleine Betätigungsvorrichtung die Heizung sanft und zuverlässig bewegt.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist der Heizungsbewegungsmechanismus ein Abdeckglied auf, das eine Öffnung zwischen dem hohlen Rotor und dem Heizungsbewegungsmechanismus bei einer Vertikalbewegung der Heizung abdeckt, wobei das Abdeckglied einen Raum in dem hohlen Rotor vor der Umgebungsatmosphäre isoliert. Das Abdeckglied ist wirksam bei der Isolation des Raumes in dem Rotor von der Umgebungsatmosphäre, wodurch die Atmosphäre in der Reaktionskammer gehalten wird.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung weist die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung weiter Reaktionstemperatureinstellmittel auf, die in der Reaktionskammer angeordnet sind, um die Temperatur einer Innenwand der Reaktionskammer einzustellen. In der Reaktionskammer stellen die Reaktionstemperatureinstellmittel die Temperatur der Innenwand der Reaktionskammer ein, um zu verhindern, daß unerwünschtes Material von den Reaktionsgasen getrennt wird.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine horizontale Querschnittsansicht der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Gleiche oder entsprechende Teile werden durch gleiche oder entsprechende Bezugszeichen in den Ansichten bezeichnet.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; eine Reaktionskammer 3, die zwischen einem Reaktor 1 mit umgekehrter Napfform und einer Tragbasis 2 definiert ist, die unter dem Reaktor 1 angeordnet ist. Die Reaktionskammer 3 ist hermetisch abgedichtet und besitzt einen Auslaßanschluß 4 zum Auslassen von erzeugten Gasen aus der Reaktionskammer 3. Der Auslaßanschluß 4 ist mit einer Gasentladungsvorrichtung E (siehe Fig. 2) verbunden. Der Reaktor 1 hat eine Wand mit einem Wärmemediumdurchlaß 5, der darin definiert ist, um ein Wärmemedium dadurch zu zirkulieren, um die Reaktorwand und die Reaktionskammer 3 auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Der Wärmemediumdurchlaß 5 ist mit einer Reaktionskammerheizvorrichtung F verbunden (siehe Fig. 2). Der Wärmemediumdurchlaß 5 besitzt einen Temperatursensor und ein Flußregulierungsventdl, die darin angeordnet sind. Basierend auf der von dem Temperaturmesser gemessenen Temperatur wird das Flußregullerungsventil eingestellt, um die Flußrate des Wärmemediums in dem Wärmemediumdurchlaß 5 zu steuern, um dadurch die Reaktorwand und die Reaktionskammer 3 auf der vorgeschriebenen Temperatur zu halten.
Ein Reaktionsgasausstoßkopf 6 zum Ausstoßen einer Mischung eines Materialgases und eines Oxydgas in die Reaktionskammer 3 ist am oberen Ende des Reaktors 1 montiert. Der Reaktlonsgasejektorkopf bzw. Reaktionsgasausstoßkopf 6 ist durch Gaseinlaßrohre 27 mit einer Gasversorgung G verbunden (siehe Fig. 2). Die Tragbasis 2 hat eine vertikale Hülse 7, die um eine zentrale Öffnung herum angeordnet ist, die darin definiert ist und nach oben von der Tragbasis 2 vorsteht. Die vertikale Hülse 7 hat auch einen Wärmemediumdurchlaß 5, der darin definiert ist, um ein Wärmemedium dort hindurch zu zirkulieren. Der Wärmemediumdurchlaß 5 ist mit einer Reaktionskammerkühlvorrichtung H verbunden (siehe Fig. 2).
Ein Suszeptor bzw. eine Aufnahme (Substratbühne) 8 zum Tragen eines Substrates S darauf ist in der vertikalen Hülse 7 angeordnet. Der Suszeptor 8 weist ein hohles scheibenförmiges Glied auf, das aus einem Material hergestellt ist, dessen thermische Leitfähigkeit nicht sehr viel anders ist als die thermische Leitfähigkeit des Substrates S. Der Suszeptor 8 hat eine Ausnehmung 8a auf seinem oberen Ende, um die Kante des Substrates S zu halten. Der Suszeptor 8 wird drehbar von einem Motor 9 getragen, und zwar kombiniert mit Magnetlagern, die unter der Tragbasis 2 angeordnet sind.
Der Motor 9 ist in einem rohrförmigen Gehäuse 10 aufgenommen, das an einer Unterseite der Tragbasis 2 angebracht ist und nach unten davon vorsteht. Der Motor 9 weist einen vertikalen hohlen Mittelrotor 11 und einen Stator 12 auf, der in dem rohrförmigen Gehäuse 10 um den Rotor 11 herum angeordnet ist. Der Rotor 11 hat eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Scheiben D aus Magnetmaterial, die radial nach außen vorstehen. Der Stator 12 hat eine Vielzahl von Steuerspulen C, die in gegenüber liegender Beziehung zu den jeweiligen Scheiben D angeordnet sind. Die Steuerspulen C werden mit einem Steuerstrom von einer Steuervorrichtung B (siehe Fig. 2) beliefert. Der Motor 9 hat auch ein oberes Radialmagnetlager 13, eine Motoreinheit 14, ein unteres Radialmagnetlager 15 und ein Axialmagnetlager 16, die aufeinander folgend abwärts in der aufgeführten Reihenfolge angeordnet sind. Der Motor 9 weist weiter (nicht gezeigte) Sensoren auf, die an jeweiligen Positionen angeordnet sind, um Eine Spaltabmessung und einen Neigungswinkel zu detektieren, und einen Encoder bzw. Kodiermittel 17, die an einer untersten Position angeordnet sind, um die Drehgeschwindigkeit des Motors 9 zu detektieren. Ausgangssignale aus diesen Sensoren und dem Encoder bzw. den Kodiermitteln 17 werden an die Steuervorrichtung B geliefert. Der Rotor 11 steht nach oben in die Reaktionskammer 3 vor, und zwar durch die zentrale Öffnung in der Tragbasis 2, und hat einen Suszeptor- bzw. Aufnahmetisch 20 auf seinem oberen Ende, das eine horizontale Bodenplatte 18 und eine vertikale Zylinderseitenwand 19 aufweist, die nach oben von der horizontalen Bodenplatte 18 vorsteht.
Das Gehäuse 10 hat eine untere Basis 21 an seinem unteren Ende. Eine vertikale Säule 22 ist an der unteren Basis 21 befestigt und steht nach oben durch den Rotor 11 in den Suszeptor- bzw. Aufnahmetisch 20 vor. Die vertikale Säule 22 trägt auf ihrem oberen Ende einen Heizungsträger 24, der eine Heizung 23 unter dem Substrat S trägt. Ein Temperatursensor 25 zum Messen der Temperatur der Heizung 23 ist unter der Heizung 23 positioniert. Die Heizung 23 und der Temperatursensor 25 sind elektrisch mit einer Substrattemperatursteuervorrichtung 33 verbunden (siehe Fig. 2) und zwar durch elektrische Drähte 26, die sich durch die vertikale Säule 22 erstrecken.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Roboterkammer 37 durch ein Schleusenventil 36 mit der Reaktionskammer 3 verbunden, und eine zweite Kammer 39 ist mit der Roboterkammer 37 durch ein Schleusenventil 38 verbunden. Die Roboterkammer 37 ist kombiniert mit einem Substratzuführroboter 40 mit einem (nicht gezeigten) Arm, der linear und winkelmäßig in der Roboterkammer 37 bewegbar ist, um ein Substrat in eine Reaktionskammer einzuspeisen und aus ihr herauszunehmen, und um es zu ergreifen.
Der Betrieb der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben. Basierend auf der Temperatur des Substrates S oder der Heizung 23, die von dem Temperatursensor 25 gemessen wird, steuert die Substrattemperatursteuervorrichtung 33 die Temperatur des Substrates S beispielsweise bei 550ºC + 1%. Die Heizung 23 heizt wenn sie eingeschaltet ist, die Unterseite des Substrates S durch Strahlung. Um die Temperatur der Reaktionsgase in der Reaktionskammer 3 zu steuern, wird die Temperatur und die Flußrate des Heizungsmediums, das durch den Heizungsmediumdurchlaß 5 in den Reaktor 1 fließt, durch die Reaktionskammerheizvorrichtung F gesteuert. In dieser Weise wird die Temperatur der Innenwand des Reaktors 1 auf 250 bis 260ºC + 2% eingestellt. Gleichzeitig wird die Temperatur und die Flußrate des Heizmediums, das durch den Heizmediumdurchlaß 5 in der vertikalen Hülse 7 fließt, von der Reaktionskammerkühlvorrichtung H gesteuert.
Der Motor 9 wird erregt, um den Suszeptor 8 zu drehen, und daher wird das darauf getragene Substrat S mit hoher Geschwindigkeit gedreht. Basierend auf den detektierten Signalen von den Sensoren und dem Encoder 17 liefert die Steuervorrichtung B Steuersignale an die Magnetlager 13, 15, 16 und den Motor 9 zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit und Ausrichtung des Suszeptors 8. Da der Rotor 11 hohl ist, ist er leichtgewichtig und hat hohe mechanische Festigkeit. Der Rotor 11 kann stabil und sanft unter Rücksicht auf seine niedrige Eigenfrequenz bzw. natürliche Frequenz gesteuert werden.
Ein dünner Film bzw. Dünnfilm wird auf dem Substrat S abgeschieden, während die Temperaturen der Reaktionskammer 3 und des Substrates S individuell gesteuert werden und das Substrat S wird sanft mit hoher Drehzahl gedreht. Insbesondere wird ein Metallmaterialgas und ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wie beispielsweise Ozon (O&sub3;) von der Gasversorgung G durch die Gäseinlaßrohre 27 in den Reaktionsgasejektor- bzw. Reaktionsgasausstoßkopf 6 eingeleitet, in dem die Gase miteinander vermischt werden. Das Metallmaterialgas und das Sauerstoff enthaltende Gas werden dann aus dem Reaktionsgasausstoßkopf 6 durch eine (nicht gezeigte) Düse ausgestoßen, und zwar in die Reaktionskammer 3. In der Reaktionskammer 3 reagieren das Metallmaterialgas und das Sauerstoff enthaltende Gas miteinander, wodurch Moleküle eines Metalloxydes erzeugt werden, wie beispielsweise Bariumtitanat oder Strontiumtitanat, die als dünner Film aus Metalloxyd auf dem Substrat Ss abgeschieden werden, welches ein Halbleiterwafer sein kann.
Nachdem das Substrat S verarbeitet worden ist, wird das Schleusenventil 36 geöffnet, und der Arm des Substratzuführroboters 40 tritt in die Reaktionskammer 3 ein und nimmt das Substrat S auf. Der Substratzuführroboter 40 wird in die Roboterkammer 37 zurückgezogen, und das Schleusenventil 36 wird geschlossen. Das Schleusenventil 38 wird geöffnet, der Substratzuführroboter 40 wird in die zweite Kammer 39 zurückgezogen, und dann wird das Schleusenventil 38 geschlossen. Das Substrat S. das von dem Substratzuführroboter 40 getragen wird, wird entladen. Der Substratzuführroboter 40 nimmt ein neues Substrat S auf, trägt das neue Substrat S durch die Roboterkammer 37 in die Reaktionskammer 3 und ordnet dann das neue Substrat S auf den Suszeptor bzw. der Aufnahme 8 an.
In der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; kann die Temperatur der Atmosphäre in der Reaktionskammer 3 präzise gesteuert werden, da die Temperatur der Innenwand des Reaktors 1 und auch die Temperatur der vertikalen Hülse 7 gesteuert werden. Die Temperatur des Substrates S wird auch genau gesteuert, da das Substrat S direkt von der Heizung 23 aufgeheizt wird. Entsprechend kann ein qualitativ hochwertiger dünner Film aus Material mit hoher Dielektrizitätskonstante sanft und genau auf dem Substrat S abgelagert werden, obwohl ein solches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante in einer Gasphase in einem sehr engen Temperaturbereich gehalten werden muß, und die Gase in einem engen Temperaturbereich reagieren. Der dünne Film wird hochwirkungsvoll auf dem Substrat S abgelagert, da das Substrat S mit hoher Drehzahl vom Motor 9 gedreht wird.
Da der Rotor 11 hohl ist, leichtgewichtig ist und eine geringere natürliche Frequenz bzw. Eigenfrequenz hat, als wenn er fest wäre, ist der Rotor 11 beständig gegen abnorme Schwingungen und kann leicht bezüglich seiner Drehung gesteuert werden. Insofern, als die Heizung 23 in einem Raum angeordnet ist, der von dem Suszeptor- bzw. Aufnahmetisch 20 hinter dem Substrat S umgeben wird, wird verhindert, daß die Heizung 23 durch die Gase in der Reaktionskammer verunreinigt wird, und auch vor der Verunreinigung der Gase in der Reaktionskammer 3. Weiterhin ist ein elektrisches Versorgungssystem, das die elektrischen Drähte 26 aufweist, relativ einfach und mühelos, da die Heizung 23 und der Temperatursensor 25 nicht elektrisch durch Schleifringe angeschlossen sein müssen.
Fig. 3 zeigt eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß des zweiten Ausführungsbeispieles weicht von der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; gemäß des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend ab, daß die Heizung 23 zur Heizung des Substrates S vertikal bewegbar ist. Nur jene Teile der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels, die von jenen der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1; gemäß des ersten Ausführungsbeispiels abweichen, werden im Detail unten beschrieben.
Eine horizontale Schraubentragplatte 5l ist nach unten von einer Bodenplatte 50 des Gehäuses 10 beabstandet, und eine Vielzahl von vertikalen Schrauben 52 wird drehbar zwischen der Schraubentragplatte 51 und der Bodenplatte 50 durch Lager 53 getragen. Die vertikalen Schrauben 52 erstrecken sich durch eine horizontal bewegbare Platte 55, die zwischen der Schraubentragplatte 51 und der Bodenplatte 50 angeordnet ist. Eine der Schrauben 52 wird in Schraubeingriff mit Muttern 54 gehalten, die fest auf der horizontal bewegbaren Platte 55 getragen werden. Die Schraube 52 und die Muttern 54 stehen verschraubbar jeweils durch Kugeln in Eingriff, und bilden daher einen Kugelgewindemechanismus, der die Abnützung und das Spiel zwischen der Schraube 52 und den Muttern 54 minimiert. Ein Antriebsmotor 56 ist auf einer Unterseite der horizontalen Schraubentragplatte 51 befestigt und besitzt eine Ausgangswelle 57 die betriebsmäßig durch einen Leistungsübertragungsmechanismus 58 mit der Schraube 52 verbunden ist, die verschraubbar mit den Muttern 54 in Eingriff kommt. Wenn daher der Antriebsmotor 56 erregt wird, wird die bewegbare Platte 55 vertikal bewegt. Eine Führungsstange 52a, die zwischen der Schraubentragplatte 51 und der Unterseite 50 angeordnet ist, ist zur sanften Führung der bewegbaren Platte dort entlang.
Ein (Falten-)Balg 35 ist zwischen der bewegbaren Platte 55 und der unteren Platte 50 um die Säule 22 herum angeordnet, um den Raum in dem Gehäuse 10 zu isolieren, der mit der Reaktionskammer 3 von der Umgebung in Verbindung kommt.
Eine vertikale Säule 22 ist auf der bewegbaren Platte 55 montiert und steht nach oben durch die Bodenplatte 50 und den Rotor 11 in den Suszeptor- bzw. Aufnahmetisch 20 vor. Die vertikale Säule 57 trägt auf ihrem oberen Ende den Heizungsträger 24, der die Heizung 23 sofort unterhalb des Substrates S trägt. Ein Temperatursensor 25 zur Messung der Temperatur der Heizung 23 ist unterhalb der Heizung 23 positioniert. Die Heizung 23 und der Temperatursensor 25 sind elektrisch mit der Substrattemperatursteuervorrichtung 33 (siehe Fig. 2) verbunden und zwar durch elektrische Drähte, die sich durch die vertikale Säule 57 erstrecken.
Der Heizungsträger 24 besitzt vier Substratschiebestifte 34, die nach oben vorstehen, um das Substrat S von der Aufnahme bzw. den Suszeptor 8 wegzudrücken.
Die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; arbeitet wie folgt:
Der Prozeß der Abscheidung bzw. Ablagerung eines dünnen Films auf dem Substrat S in der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; ist der gleiche wie der Prozeß der Abscheidung eines Dünnfilms auf dem Substrat S in der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub1;. Nachdem ein Substrat S verarbeitet worden ist, wird der Antriebsmotor 56 erregt, um die bewegbare Platte 55 und den Heizungsträger 31 anzuheben. Die Substratschiebestifte 34 werden angehoben, um das Substrat S von dem Suszeptor 8 wegzuheben. Dann wird das Schleusenventil 36 (siehe Fig. 2) geöffnet, und der Arm des Substratzuführroboters 40 tritt ein in den Spalt zwischen dem Suszeptor 8 und dem Substrat S. Dann wird dzr Antriebsmotor 56 umgekehrt, um die bewegbare Platte 55 abzusenken, was das Substrat S auf dem Arm des Substratzuführroboters 40 anordnet. Der Substratzuführroboter 40 wird in die Roboterkammer 37 zurückgezogen, und das Schleusenventil 36 wird geschlossen. Das Schleusenventil 38 wird geöffnet, der Substratzuführroboter 40 wird in die zweite Kammer 39 zurückgezogen, und dann wird das Schleusenventil 38 geschlossen. Das Substrat S. das von dem Substratzuführroboter 40 getragen wird, wird abgeladen. Der Substratzuführroboter 40 trägt ein neues Substrat S, trägt das neue Substrat S durch die Roboterkammer 37 in die Reaktionskammer 3 und ordnet dann das neue Substrat S auf den Suszeptor bzw. der Aufnahme 8 an.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub3; gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub3; gemäß des dritten Ausführungsbeispiels weicht von der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels dahingehend ab, daß die Substratschiebestifte 34 vertikal unabhängig von der Heizung 23 bewegbar sind. Nur jene Teile der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub3; gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, die von jenen der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels abweichen, werden im Detail unten beschrieben.
Eine feste Platte 43 ist am unteren Ende des Gehäuses 10 angebracht, und die Säule 22, die sich vertikal durch den Rotor 11 erstreckt, ist an der festen Platte 43 montiert. Der Heizungsträger 24 ist an dem oberen Ende der Säule 22 montiert. Die bewegbare Platte 55 ist vertikal bewegbar mit der Bodenplatte 50 durch den Kugelgewindemechanismus verbunden. Die bewegbare Platte 55 trägt darauf eine vertikale zylindrische Kupplung 45, die sich nach oben durch die feste Platte 43 erstreckt, und umgibt die Säule 22. Die Substratschiebestifte 34 werden auf dem oberen Ende der vertikalen zylindrischen Kupplung 45 getragen. Die vertikale zylindrische Kupplung 45 und die feste Platte 43 haben jeweilige Ausnehmungen, die darin definiert sind, und zwar in einer Region, wo sie einander kreuzen. Diese Ausnehmungen gestatten, daß die vertikale zylindrische Kupplung 45 und die feste Platte 43 eine physikalische Einwirkung aufeinander vermeiden.
Der Prozeß der Abscheidung bzw. Ablagerung eines dünnen Films auf dem Substrat S in der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub3; ist der gleiche wie der Prozeß der Abscheidung eines dünnen Films auf dem Substrat S in der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2;. Nachdem das Substrat S verarbeitet worden ist, wird die Heizung 23 nicht angehoben, sondern nur die Substratschiebestifte 34 werden angehoben. Da die Heizung 23 in einer unteren Position weg von dem Substrat S bleibt, heizt die Heizung 23 nicht den Arm 40a des Substratzuführroboters 40 auf. Insbesondere wenn ein Filmabscheidungszyklus beendet ist, wird die Heizung 23 abgeschaltet. Da jedoch die Temperatur der Heizung 23 nicht schnell abgesenkt wird, würde die Heizung 23 dazu tendieren, den Arm 40a des Substratzuführroboters 40 aufzuheizen, wenn die Heizung 23 zusammen mit den Substratschiebestiften 34 angehoben würde. Entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel, insofern als daß die Heizung 23 in ihrer unteren Position weg von dem Substrat S bleibt, wenn die Substratschiebestifte 34 angehoben werden, wird der Arm 40a des Substratzuführroboters 40 nicht übermäßig von der Heizung 23 aufgeheizt.
Fig. 6 zeigt eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub4; gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub4; gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung weicht von der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub2; gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dahingehend ab, daß die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub4; keine Substratschiebestifte hat und die Temperatur des Substrates S durch vertikale Bewegung des Heizungsträgers 24 steuert. In der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung A&sub4; wird die Temperatur des Substrates S beispielsweise auf 550ºC ± 1% gesteuert, und zwar durch die Substrattemperatursteuervorrichtung 33 (siehe Fig. 2) und zwar wie folgt: Zuerst beliefert die Substrattemperatursteuervorrichtung 33 die Heizung 23 mit einem derartigen elektrischen Strom, daß die Temperatur der Oberfläche der Heizung 23 ein konstanter Wert ist, der um einen gewissen Wert höher als 550ºC ist. Die Temperatur der Oberfläche der Heizung 23 kann durch eine Rückkoppelungssteuerung basierend auf der Temperatur der Heizung 23 gesteuert werden, wie von dem Temperatursensor 25 gemessen, oder kann einfach auf den erwünschten Wert eingestellt werden, der zuvor abhängig von den Charakteristiken der Heizung 23 bestimmt worden ist.
Danach wird die Temperatur in der Nachbarschaft der Oberfläche des Substrates S durch den Temperatursensor 25 gemessen und mit einem vorbestimmten Wert verglichen. Wenn die gemessene Temperatur höher ist, als der vorbestimmte Wert, dann wird der Antriebsmotor erregt, um die Heizung 23 abzusenken. Wenn die gemessene Temperatur niedriger ist, als der vorbestimmte Wert, dann wird der Antriebsmotor 56 erregt, um die Heizung 23 anzuheben. Wenn zu diesem Zeitpunkt der elektrische Strom, der zu der Heizung 23 geliefert wird, als übermäßig groß im Hinblick auf die relative Positionsbeziehung des Substrates S und der Heizung 23 eingestuft wird, dann kann der elektrische Strom auch zur gleichen Zeit gesteuert werden. In dem oben veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die gemessene Temperatur des Temperatursensors 25 als Parameter verwendet. Ein weiterer Parameter, beispielsweise der Fortschrittszustand der Reaktion in der Reaktionskammer 3 kann als ein Parameter anstelle oder zusammen mit der gemessenen Temperatur des Temperatursensors 25 verwendet werden.
Um die Temperatur der Reaktionsgase in der Reaktionskammer 3 zu steuern, werden die Temperatur und die Flußrate des Wärmemediums, das durch den Wärmemediumdurchlaß 5 in den Reaktor 1 fließt, von der Reaktionskammerheizvorrichtung F gesteuert (siehe Fig. 2). In dieser Weise wird die Temperatur der Innenwand des Reaktors 1 so gesteuert, daß sie innerhalb eines Bereiches von beispielsweise 250 bis 260ºC ± 2% liegt.
Der Motor 9 wird erregt, um den Suszeptor bzw. die Aufnahme 8 und daher das darauf getragene Substrat S mit hoher Drehzahl zu drehen. Basierend auf den detektierten Signalen von den Sensoren und dem Encoder 17 liefert die Steuervorrichtung B Steuersignale zu den Magnetlagern 13, 15, 16 und dem Motor 9, um die Drehzahl und Ausrichtung des Suszeptors bzw. der Aufnahme 8 zu steuern. Da der Rotor 11 hohl ist, ist er leichtgewichtig und hat hohe mechanische Festigkeit. Der Rotor 11 kann stabil und sanft gesteuert werden, um seiner geringen natürlichen Frequenz bzw. Eigenfrequenz Rechnung zu tragen.
Ein dünner Film wird auf dem Substrat S abgeschieden, während die Temperaturen der Reaktionskammer 3 und des Substrates S individuell gesteuert werden, und das Substrat S wird sanft mit hoher Drehzahl gedreht. Die Heizung 23 heizt wenn sie erregt wird die Unterseite des Substrates 5 durch Strahlung. Da die Wärmemenge, die von der Heizung 23 auf das Substrat S aufgebracht wird, stark abhängig von der Distanz zwischen der Heizung 23 und dem Substrat S variiert, kann die Temperatur des Substrates S schneller und genauer gesteuert werden, als wenn nur die Temperatur der Heizung 23 gesteuert würde. Die genaue Temperatursteuerung des Substrates S gestattet, daß qualitativ hochwertige Dünnfilme aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante mit einer hohen Ausbeute erzeugt werden, obwohl das Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante in der Gasphase in einem engen Temperaturbereich zu halten ist.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden sind, sei bemerkt, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Es sei bemerkt, daß die Ziele und Vorteile der Erfindung mittels irgend einer kompatiblen Kombination oder durch Kombinationen erreicht werden können, die speziell in den Teilen der folgenden Zusammenfassung der Erfindung und in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wurden.

Claims

1. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, die folgendes aufweist:

eine Reaktionskammer (3), um darin ein Substrat (S) in einer Atmosphäre zu halten, die isoliert ist von einer Umgebungsatmosphäre;

Reaktionskammertemperatursteuermittel (5) zum Einstellen der Temperatur einer Innenwand der Reaktionskammer (3);

Substratdrehmittel (9) zum Drehen des Substrates (5) mit einer hohen Geschwindigkeit in der Reaktionskammer (3);

Substrattemperatursteuermittel (22, 23, 25) zum Steuern der Temperatur des Substrates (5) eine Reaktivgasversorgungseinrichtung (27) für den Ausstoss von reaktivem Gas in Richtung auf das Substrat zum Abscheiden eines dünnen Films darauf; und

eine Evakuierungseinrichtung (4) zum Evakuieren von Gasen aus der Reaktionskammer (3);

wobei die Substratdrehmittel (9) einen hohlen Rotor (11) aufweisen, der drehbar durch eine Magnetlagereinrichtung (13, 15, 16, C, D) getragen wird und ein Ende besitzt, das in die Reaktionskammer (3) ragt, wobei ein Substrattragglied (8, 20) auf dem besagten Ende des Rotors (11) montiert ist zum Tragen des Substrates (S).

2. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Substrattemperatursteuermittel (22, 23, 25) eine Säule (22) aufweisen, die sich durch den hohlen Rotor (11) erstreckt, und ferner Heizmittel (23), die an einem Ende der Säule (22) in gegenüber liegender Beziehung zum Substrat montiert sind.

3. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Substrattrageglied (8, 20) Mittel aufweist zum Tragen des Substrats (S), während zumindest ein Teil einer Rückseite des Substrates entfernt von der Reaktivgasversorgungseinrichtung (27) ausgesetzt bzw. freigelegt ist.

4. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist:

ein Substratschiebeglied (34), das durch den hohlen Rotor (11) angeordnet ist zum Schieben des Substrates (5) weg vom Substrattrageglied (8, 20); und

eine Heizung (23), die in gegenüber liegender Beziehung zu der Rückseite des Substrates (5) zum Heizen des Substrates angeordnet ist,

wobei die Heizung (23) und das Substratschiebeglied (34) für eine Vertikalbewegung gleichzeitig miteinander verbunden sind.

5. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, die ferner eine Kupplung (22, 45) aufweist, die sich durch den hohlen Rotor erstreckt, wobei das Substratschiebeglied (34) auf einem inneren Ende der Kupplung (22, 45) innerhalb der Reaktionskammer (3) getragen wird, und einen Betätigungsmechnismus (54 - 58), der auf einem äußeren Ende der Kupplung (22, 45) außerhalb der Reaktionskammer (3) für eine Vertikalbewegung der Kupplung (22, 45) montiert ist.

6. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Betätigungsmechanismus einen Zuführschraubenmechanismus (54-58) aufweist.

7. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Betätigungsmechanismus ein Abdeckglied (35) aufweist, das die Kupplung (45, 22) abdeckt und flexibel bzw. auslenkbar ist bei einer Vertikalbewegung der Kupplung, wobei das Abdeckglied (35) einen mit der Reaktionskammer (3) verbundenen Raum von der Umgebungsatmosphäre isoliert.

8. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist:

eine vertikal bewegbare Heizung (23), die an einer hinteren Seite des Substrates (5) angeordnet ist, wobei die Heizung (23) sich in einer gegenüber liegenden Beziehung zu einer Gesamtoberfläche des Substrates befindet; und

einen Heizungsbewegungsmechanismus (54-58) für das vertikale Bewegen der Heizung (23), wobei der Heizungsbewegungsmechanismus die Heizung durch den hohlen Rotor (11) trägt.

9. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das Substrattrageglied (8, 20) Mittel aufweist zum Tragen des Substrates während zumindest ein Teil der Rückseite des Substrates (5) entfernt von der Reaktivgasversorgungseinrichtung (27) ausgesetzt ist.

10. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Heizungsbewegungsmechanismus (54-58) einen Zuführschraubenmechanismus aufweist.

11. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Heizungsbewegungsmechanismus (54-55) ein Abdeckglied (35) umfaßt, das eine Öffnung zwischen dem hohlen Rotor (11) und dem Heizungsbewegungsmechanismus (54-55) abdeckt und flexibel bzw. auslenkbar ist bei einer vertikalen Bewegung der Heizung (23), wobei das Abdeckglied (35) einen Raum im hohlen Rotor (11) von der Umgebungsatmosphäre isoliert.

12. Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, die ferner Mittel (5) zum Einstellen der Reaktionstemperatur aufweist, die in der Reaktionskammer (3) angeordnet sind, und zwar zum Einstellen der Temperatur einer inneren Wand der Reaktionskammer (3).