EP4162090A1

EP4162090A1 - Einrichtung zum dampfabscheiden eines stoffes auf einem substrat

Info

Publication number: EP4162090A1
Application number: EP20724072.2A
Authority: EP
Inventors: Frank Mumme
Original assignee: Gemeinnuetzige Kimw Forschungs GmbH
Current assignee: Gemeinnuetzige Kimw Forschungs GmbH
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2023-04-12
Also published as: WO2021223844A1

Abstract

Beschrieben ist eine Einrichtung (1) zum Dampfabscheiden eines Stoffes auf einem Substrat umfassend einen Reaktor (2) mit zumindest einem Verdampfer (15) zum Verdampfen von pulverförmigen Precursorstoffpartikeln mit einem Vakuumpumpenanschluss zum Anschließen einer Vakuumpumpe und mit einem Substratträger (4), eine durch eine Trägergasversorgung gespeiste, an den Verdampfer (15) angeschlossene Trägergasleitung (14) und eine Dosiervorrichtung (5) zum Zuführen von pulverförmigen Precursorstoffpartikeln in die Trägergasleitung (14), welche Dosiervorrichtung (5) einen einen Auslauf (8) aufweisenden Vorratsbehälter (6) zum Bevorraten des dem Reaktor (2) zuzuführenden pulverförmigen Precursorstoffes und eine unterhalb des Auslaufes (8) in einem Förderkanal (11) angeordnete Förderschnecke (12) mit einer Förderrichtung quer zur Auslaufrichtung des Vorratsbehälters (6) zum Fördern des pulverförmigen Stoffes von dem Auslauf (8) des Vorratsbehälters (6) zu einer (Mündung 20) in die Trägergasleitung (14) umfasst. Zumindest ein Teil der Oberflächen der in der Dosiervorrichtung (5) zum Fördern des pulverförmigen Precursorstoffes reibend gegeneinander bewegten Teile (6), (23); (11), (12) ist aus einem Material gefertigt ist, das in Bezug auf den pulverförmigen Precursorstoff einen höhere Sublimationstemperatur hat. Dem Verdampfer (15) ist in Strömungsrichtung des Trägergases eine Aufbereitungsstufe (32) zum Entfernen zumindest eines Anteils der in dem den sublimierten Stoff mitführenden Trägergasstrom enthaltenen Feststoffpartikel nachgeschaltet. Beschrieben ist ferner ein Verfahren zum Bereitstellen eines verdampften Stoffes als Vorstufe eines Dampfabscheideprozesses.

Description

Einrichtung zum Dampfabscheiden eines Stoffes auf einem Substrat

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Dampfabscheiden eines Stoffes auf einem Substrat umfassend

- einen Reaktor mit zumindest einem Verdampfer zum Verdampfen von pulverförmigen Precursorstoffpartikeln, aus welchen Verdampfungspro dukten die Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird, mit einem Va kuumpumpenanschluss zum Anschließen einer Vakuumpumpe zum Er zeugen des für die Abscheidung in dem Reaktor erforderlichen Unter drucks und mit einem Substratträger,

- eine durch eine Trägergasversorgung gespeiste, an den Verdampfer an geschlossene Trägergasleitung und

- eine Dosiervorrichtung zum Zuführen von pulverförmigen Precursor stoffpartikeln in die Trägergasleitung, welche Dosiervorrichtung einen ei nen Auslauf aufweisenden Vorratsbehälter zum Bevorraten des dem Reaktor zuzuführenden pulverförmigen Precursorstoffes und eine unter halb des Auslaufes in einem Förderkanal angeordnete Förderschnecke mit einer Förderrichtung quer zur Auslaufrichtung des Vorratsbehälters zum Fördern des pulverförmigen Stoffes von dem Auslauf des Vorrats behälters zu einer Mündung in die Trägergasleitung, in der der geför derte pulverförmige Stoff als Schwebfracht von dem darin strömenden Trägergasstrom aufgenommen und dem Verdampfer zugeführt wird, umfasst.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bereitstellen eines verdampf ten Stoffes als Vorstufe eines Dampfabscheideprozesses, bei welchem Ver fahren ein pulverförmiger Precursorstoff zum Bereitstellen des abzuschei denden Stoffes in Gasform mittels eines Trägergasstroms einem Verdamp fer zugeführt und an diesem sublimiert wird

Einrichtungen zur Dampfabscheidung von Stoffen werden beispielsweise zur Erstellung von dünnen metallischen Schichten verwendet. Der in Dampfphase durch Sublimation aus einem Precursorstoff gebrachte Stoff entspricht dem abzuscheidenden Metall. Bislang wird zum Abscheiden von metallischen Schichten mittels Dampfabscheidung (chemische oder auch physikalische Dampfabscheidung) ein Precursor in flüssiger Form einge setzt. Dieses erfolgt vor dem Hintergrund, dass die Dosierung des Metalls in den Reaktor in Geringstmengen zu erfolgen hat und eine Flüssigdosie rung von Kleinst- bzw. Geringstmengen sehr viel einfacher realisierbar und kontrollierbar ist als eine Feststoffdosierung. Nachteilig ist bei einer Anlage mit Flüssigdosierung, dass von der in den Reaktor eingebrachten und darin verdampften Flüssigkeit etwa 90% Lösemittel sind und nur 10% den eigent lichen Precursor darstellen. Bei einer Flüssigdosierung des bei einer Metall abscheidung eingesetzten Precursors ist daher der apparative Aufwand im bzw. am Reaktor beträchtlich, da ausgangsseitig am Reaktor eine auf wendige Kühlfallentechnologie vorgesehen sein muss, um das Lösemittel zurückzugewinnen. Zudem neigt der Reaktor bei einer Flüssigdosierung zu einem Verölen. Auch kann nicht ausgeschlossen werden, dass in der auf dem Substrat aufgetragenen Schicht Lösemittelpartikel mit eingeschlossen werden, was die Qualität der abgeschiedenen Schicht beeinträchtigt und daher nicht gewünscht ist.

Vor diesem Hintergrund wäre eine Feststoffdosierung eines Precursors zum Abscheiden von metallischen Schichten auf einem Substrat durch Dampf- abscheidung einer Flüssigkeitsdosierung vorzuziehen. Bis vor kurzem war allerdings die Dosierung der erforderlichen Geringstmengen aus verschie denen Gründen problematisch. So ist Sorge dafür zu tragen, dass die Ver dampfung der zugeführten Feststoffpartikel quasi spontan erfolgen soll und daher der pulverförmige Stoff als Precursor nur eine sehr geringe Korn- große aufweisen darf. Bei einem pulverförmigen Stoff, dessen Partikel eine Korngröße zwischen etwa 30 und 300 pm aufweisen, besteht bei der För derung des Feststoffes allerdings das Problem, dass der pulverförmige Stoff im Vorratsbehälter sowie in der Förderschnecke kompaktiert wird, einem Verbacken ähnlich, und die Precursorzufuhr aus diesem Grunde blockiert oder jedenfalls beeinträchtigt wird.

In DE 202018 107303 U1 ist eine Dosiervorrichtung beschrieben, die eine Feststoffdosierung von Geringstmengen erlaubt. Wenn hochreine Schichten auf einem Substrat durch Dampfabscheidung erzeugt werden sollen, muss gewährleistet sein, dass der abzuscheidende Stoff nicht durch Begleitstoffe kontaminiert ist bzw. wird. Auch wenn sich die in DE 202018107303 U1 beschriebene Dosiervorrichtung zur Feststoffdo sierung auch kleinster Mengen eignet, ist - wie bei jeder Feststoffdosierung - die Gefahr einer möglichen Kontamination des in den Reaktor eingebrach- ten pulverförmigen Precursorstoffes zu berücksichtigen. Kontaminiert wer den kann der Precursorstoff bei einer Feststoffdosierung etwa durch Abrieb von Material der Oberfläche, an der der pulverförmige Precursorstoff vor beitransportiert wird und/oder durch Abrieb von zur Förderung des Precur sorstoffes in der Dosiervorrichtung eingesetzten gegeneinander typischer- weise reibend bewegten Teile, wie beispielsweise eine Wendel in einem Vorratsbehälter oder etwa eine Förderschnecke in einem Förderkanal. Beide Fördermittel werden typischerweise mit ihrer äußeren Mantelfläche gleitend gegenüber der inneren Oberfläche des Vorratsbehälters bzw. des Förderkanals bewegt wird. Diese bei einer Feststoffdosierung zu berück- sichtigende Kontaminationsproblematik tritt bei einer Flüssigdosierung nicht auf.

Ausgehend von dem vorstehend diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Dampfab- scheiden eines Stoffes auf einem Substrat vorzuschlagen, mit dem nicht nur eine Stoffabscheidung auf dem Substrat mit hoher Reinheit möglich ist, son dern mit der auch die vorstehend im Zusammenhang mit einer Flüssigdo sierung aufgezeigten Nachteile vermieden sind. Zugleich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs ge nannte, gattungsgemäße Einrichtung, bei der zumindest ein Teil der Ober flächen der in der Dosiervorrichtung zum Fördern des pulverförmigen Precursorstoffes reibend gegeneinander bewegten Teile aus einem Mate- rial gefertigt ist, das in Bezug auf den pulverförmigen Precursorstoff eine höhere Sublimationstemperatur hat, und dass dem Verdampfer in Strö mungsrichtung des Trägergases eine Aufbereitungsstufe zum Entfernen zumindest eines Anteils der in dem den sublimierten Stoff mitführenden Trä gergasstrom enthaltenen Feststoffpartikel nachgeschaltet ist. Gelöst wird diese Aufgabe ferner durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21.

Bei dieser Einrichtung - gleiches gilt auch für das beanspruchte Verfahren - erfolgt die Dosierung des Precursorstoffes trotz der damit einhergehenden

Kontaminationsproblematik mittels einer Feststoffdosiervorrichtung. Der Precursorstoff wird in Form von pulverförmigen Precursor-Stoffpartikeln dem Verdampfer zugeführt. Die Korngröße der Stoffpartikel beträgt typi scherweise 30 bis 300 pm. Bei dieser Einrichtung sind zumindest Teile der abrieberzeugenden Oberflächen der Dosiervorrichtung aus einem Material gefertigt, das in Bezug auf den in den Reaktor zuzuführenden pulverförmi gen Precursorstoff eine höhere Sublimationstemperatur bei den am Ver dampfer gegebenen Temperatur- und Druckverhältnissen (Unterdrück) hat als diejenige des Precursorstoffes. Insofern ist der Verdampfer Teil einer Trägergasreinigungsstufe, in der mitgeführte Festkörperkontaminationen aus dem nach dem Verdampfer den sublimierten Stoff mitführenden Trä gergasstrom entfernt werden. Dabei dient der Verdampfer als erste Stufe der Trägergasreinigungsstufe zur Aufbereitung der im Trägergasstrom mit geführten Partikel - Precursorstoff und Kontamination -, indem der Precur- sorstoff in seine Gasphase gebracht wird, während die Kontaminationen als Festkörper in dem Trägergasstrom verbleiben. Die weitere Aufbereitung des Trägergasstroms erfolgt in einer dem Verdampfer in Strömungsrichtung des Trägergasstroms nachgeschalteten Aufbereitungsstufe, in der die mit geführten Kontaminationen soweit wie möglich entfernt werden.

Bei dieser Einrichtung und dem beanspruchten Verfahren kann aufgrund des Vorsehens der Trägergasreinigungsstufe mit ihrer dem Verdampfer nachgeschalteten Aufbereitungsstufe Abrieb durch reibend gegeneinander bewegte Teile der Dosiervorrichtung entgegen der herrschenden Lehre durchaus in Kauf genommen werden. In geschickter Weise wird die unter schiedliche Sublimationstemperatur zwischen dem Precursorstoff - einer seits - und dem oberflächlichen Materialabrieb der Dosiervorrichtung - an dererseits - genutzt, um abriebsbedingte Kontaminationen von dem abzu scheidenden Stoff trennen zu können. Auch wenn es für die Entfernung von Oberflächenabrieb aus der Dosiervorrichtung aus dem Trägergasstrom nur erforderlich ist, dass die diesbezüglichen Oberflächen der Dosiervorrichtung dieses Material aufweisen, können die einzelnen Be standteile der Dosiervorrichtung, soweit diese in Kontakt mit dem Precur sorstoff stehen, insgesamt oder auch die gesamte Dosiervorrichtung aus einem solchen Material hergestellt sein.

Durch die Aufbereitungsstufe wird nicht nur Abrieb von der Dosiervorrich tung als Kontamination aus dem den sublimierten Precursorstoff mitführen den Trägergasstrom entfernt, sondern auch nicht sublimierte Bestandteile des Precursorstoffes selbst. Sollen hochreine Schichten in dem Reaktor ab- geschieden werden, wird herkömmlich ein hochreiner Precursorstoff einge setzt. Mit der beschriebenen Einrichtung und dem beanspruchten Verfahren besteht nunmehr die Möglichkeit, bei einer Feststoffdosierung auch kosten günstigeres Precursormaterial einzusetzen, welches einen geringeren Reinheitsgrad aufweist, vorausgesetzt, dass die darin enthaltenen Verun- reinigungen bei den gegebenen Druckbedingungen am Verdampfer eine höhere Sublimationstemperatur haben.

Die Aufbereitungsstufe verfügt gemäß einer Ausgestaltung über eine Fil tereinheit, durch die der den sublimierten Stoff mitführende Trägergasstrom durchgeleitet wird, bevor der sublimierte Stoff dem Substrat, auf dem dieser abgeschieden werden soll, zugeführt wird. Eine solche Filtereinheit ist typi scherweise mehrstufig ausgelegt und verfügt über mehrere, in Strömungs richtung des Trägergases hintereinandergeschaltete Filterstufen mit abstei gender Durchlassgröße (Porosität). Die Filterstufen einer solchen Filterein- heit können durch Kugelmaterialschüttungen bereitgestellt sein, wodurch jeweils ein Kugelmaterialbett mit unterschiedlichem Kugeldurchmesser und somit mit unterschiedlichem Porenvolumen bereitgestellt ist, das von dem Trägergasstrom durchströmt ist. Teil einer solchen Filtereinheit kann auch ein engmaschiger Filter, beispielsweise ein Metallfilter sein, wobei als eng- maschig Größen von 5 pm und weniger gemeint sind. Gemäß einem Aus führungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwei oder mehr Kugelschüttungen mit Kugeln jeweils unterschiedlichen Durchmessers, jeweils ein eigenes Ku gelmaterialbett bildend, erste Filterstufen darstellen, wobei die letzte Filter stufe durch Kugelmaterial mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm bereit- gestellt ist und diesem nachgeschaltet ein oder mehrere Filter, typischerweise Metallfilter mit abnehmender Durchlassgröße (Porosität) bis hin zu einem Metallfilter mit einer Porosität von etwa 1 pm angeordnet sind.

Ergänzend oder auch alternativ zu einer solchen Filtereinheit kann die Auf- bereitungsstufe auch einen Magnetabscheider aufweisen. Mit diesem las sen sich magnetisierbare Stoffe in einfacher Weise aus dem Träger gasstrom entfernen. Dieses erlaubt den Einsatz von Oberflächenmaterial der Dosiervorrichtung, welches magnetisierbar ist. Bei einer solchen Ausle gung der Dosiervorrichtung wird die Magnetisierbarkeit dieses Materials als Kontaminationscodierung genutzt, um abriebbedingte Kontaminationen durch die Dosiervorrichtung als solche zu erkennen und aus dem Träger gasstrom zu entfernen. Grundsätzlich ist es möglich, einen solchen Mag netabscheider auch stromauf des Verdampfers anzuordnen, wenn die Precursorstoffpartikel nicht magnetisierbar sind. Vorzugsweise befindet sich der Magnetabscheider in Strömungsrichtung des Trägergasstromes dem Verdampfer jedoch nachgeschaltet, da dann das Abscheiden der mag netisierbaren Feststoffpartikel nicht durch Precursorstoffpartikel beeinträch tigt ist oder diese mitgerissen werden. Als Magnetabscheider dient gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Dauer magnetbett, bereitgestellt durch eine Schüttung von Dauermagneten, durch die der Trägergasstrom geleitet wird. Die Geometrie der Dauermagnetkör per ist ausgelegt, dass eine hinreichende Porosität verbleibt, durch die der Trägergasstrom hindurchströmen kann.

Die gegeneinander bewegten Teile der Dosiervorrichtung können oder auch die gesamte Dosiereinrichtung, jedenfalls soweit ihre Teile in Kontakt mit dem Precursorstoff gelangen, kann beispielsweise aus einem rostfreien, magnetisierbaren Stahl gefertigt sein. Dieses ist bei der beschriebenen Ein- richtung aufgrund der Aufbereitungsstufe mit einem Magnetabscheider möglich, obwohl bei der Dampfabscheidung hochreiner Schichten, wie diese beispielsweise bei der Fierstellung von Halbleitern benötigt werden, eine Fe-Kontamination zu vermeiden ist. Die Oberfläche der reibend gegen einander bewegten Teile der Dosiervorrichtung oder auch die gesamte in- nere Oberfläche der Dosiervorrichtung kann aus einem Keramikwerkstoff bestehen, entweder da die diesbezüglichen Teile aus Keramik gefertigt sind oder ein Substrat eine solche Beschichtung trägt.

Eine Reduzierung von Kontaminationen in dem im Trägergasstrom trans- portierten Precursorstoff kann auch durch eine Reduzierung von Abrieb in der Dosiervorrichtung - vor allem an den reibend gegeneinander bewegten Oberflächen - erfolgen. Dieses ist beispielsweise durch eine Beschichtung dieser Oberflächen der Dosiervorrichtung mit einer Verschleißschutz schicht, einer sogenannten Hartschicht möglich. Zu diesem Zweck können verschiedene Beschichtungen eingesetzt werden, beispielsweise Beschich tungen unter Verwendung von Wolfram, Molybdän, Chrom oder Titan, je weils als Carbidbeschichtung, Nitridbeschichtung, Oxydbeschichtung oder in metallischer Form. Wird eine solche Beschichtung verwendet, kann die Dosiervorrichtung durchaus auch aus einem Material gefertigt sein, welches man ansonsten zur Vermeidung von Kontaminationen nicht verwenden würde, wie beispielsweise Kupfer oder dergleichen.

Bei der Werkstoffauswahl der vorbeschriebenen Beschichtung ebenso wie bei der Werkstoffauswahl für die in Rede stehenden Teile der Dosiervor- richtung, kann vorgesehen sein, ein solches Material zu wählen, welches den in dem Reaktor zur Abscheidung vorgesehenen Stoff enthält. Wenn beispielsweise auf dem Substrat in dem Reaktor Molybdän abgeschieden werden soll, könnten zumindest die abriebgefährdeten Oberflächenberei che oder die gesamte innere Oberfläche der Dosiervorrichtung, die in Kon- takt mit dem Precursormaterial tritt, mit einer Molybdänoxyd-, Molybdän nitrid- oder Molybdäncarbidbeschichtung ausgerüstet sein. Möglich ist auch, zumindest die in Kontakt mit dem Precursorstoff gelangenden Teile der Dosiervorrichtung aus einem Material herzustellen, welches das abzu scheidende Element enthält, so dass dann unter Umständen eine Hartstoff- beschichtung nicht benötigt wird. Soll beispielsweise Molybdän in dem Re aktor abgeschieden werden, könnten diese Teile aus einer Nickelbasisle gierung hergestellt sein. Der Abrieb eines solchen Materials ist magnetisier bar und kann daher in der Aufbereitungsstufe aus dem Trägergasstrom ent fernt werden. Ein eventueller Abriebschlupf würde dann keine Kontamina- tion auf der abzuscheidenden Schicht darstellen. Sollte Abrieb von einer solchen Oberfläche nicht vollständig durch die Aufbereitungsstufe aus dem den sublimierten Precursorstoff mitführenden Trägergasstrom entfernt wer den, würden diese Partikel jedenfalls keine schädliche Kontamination dar stellen. Eine solche dem Verdampfer nachgeschaltete Aufbereitungsstufe ist von Zeit zu Zeit zu reinigen. Um dennoch einen kontinuierlichen Abscheidepro zess zu erlauben, ist in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass dem Reaktor mehrere, schaltungstechnisch parallel angeordnete Verdampfer nebst nachgeschalteter Aufbereitungs- stufe zugeordnet sind. In die Trägergasleitung, die den pulverförmigen Precursorstoff dem Reaktor zuführt, ist bei einer solchen Auslegung der Ein richtung ein Mehrwegeventil eingeschaltet, durch das der Trägergasstrom dem ein oder anderen Verdampfer zugeführt werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Revolverventil handeln. Beaufschlagt durch den Trägergasstrom ist dann typischerweise einer der mehreren Verdampfer, sodass der dann zumindest eine nicht in Benutzung befindliche Verdampfer nebst Aufbereitungsstufe gereinigt werden kann. In einer alternativen Aus gestaltung verfügt die Einrichtung über einen einzigen Verdampfer, jedoch über mehrere parallel geschaltete Aufbereitungsstufen. Bei einer solchen Auslegung der Einrichtung ist zwischen dem Verdampfer und den mehreren Aufbereitungsstufen ein Mehrwegeventil eingeschaltet, wie dieses zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Besonders vorteilhaft ist eine Auslegung der Dosiervorrichtung dergestalt, dass an die Trägergasleitung in Strömungsrichtung des Trägergases vor Passieren des Zutritts der durch die Mündung des Förderkanals geförderten pulverförmigen Stoffpartikel eine Belüftungsleitung mit ihrem ersten Ende angeschlossen ist, die mit ihrem anderen Ende, mit dem Inneren des Vor ratsbehälters in Fluidverbindung stehend, an diesen angeschlossen ist und bei der in den Abschnitt der Trägergasleitung zwischen der Mündung der Belüftungsleitung und dem Zutritt der durch die Mündung des Förderkanals geförderten pulverförmigen Stoffpartikel ein Schaltventil eingeschaltet ist.

Bei einer solchermaßen ausgelegten Dosiervorrichtung ist vorgesehen, dass das Innere des Vorratsbehälters ebenfalls trägergasbeaufschlagt ist. Diesem Zweck dient eine Belüftungsleitung, die als Abzweig von der Trägergasleitung in das Innere des Vorratsbehälters mündet. Die Belüf tungsleitung mündet vorzugsweise in das Innere des Vorratsbehälters im Bereich seines dem Auslauf gegenüberliegenden Endes. Als Vorratsbehäl ter eignet sich ein stehender Körper. Dieser ist typischerweise zylinderför- mig konzipiert, weist zumindest eine zylindrische innere Mantelfläche auf. Diese Dosiervorrichtung verfügt über eine in die Trägergasleitung in Strö mungsrichtung des Trägergases vor der Mündung der pulverförmigen Stoff zuführung eingeschaltetes Schaltventil. Mittels des Schaltventiles kann der an der Mündung des Förderkanals vorbeiströmende Trägergasstrom als Zustrom in einen Reaktor, typischerweise einem CVD-Reaktor durchgelas sen oder gesperrt werden. Zum Zuführen des pulverförmigen Stoffes als Precursor einer Verdampfungseinrichtung, beispielsweise innerhalb eines CVD-Reaktors angeordnet, befindet sich das Schaltventil in seiner Durch lassstellung. Ausgenutzt wird bei dieser Dosiervorrichtung, wenn als Teil einer Einrichtung eingesetzt, dass die Trägergasleitung in den CVD-Reaktor mündet und dass bei einem Betrieb der Einrichtung in dem CVD-Reaktor ein Unterdrück (Vakuum), typischerweise zwischen 1 mbar und 50 mbar herrscht. Mit dieser Dosiervorrichtung als Teil einer Einrichtung oder einer anderen Anlage, bei der der Trägergasstrom an ein Behältnis angeschlos- sen ist, in dem ein Unterdrück herrscht, kann über die Belüftungsleitung der in dem Vorratsbehälter befindliche pulverförmige Stoff aufgelockert werden.

Bei einer Zuführung des pulverförmigen Stoffes etwa als Precursor zum Zu führen desselben in einen CVD-Reaktor ist das Schaltventil geöffnet, damit der Trägergasstrom an der Mündung des Förderkanals vorbeistreicht und die aus der Mündung durch die Förderschnecke heraustransportierten Stoffpartikel als Schwebfracht mitnimmt. Aufgrund des Anschlusses der Trägergasleitung an einen Unterdruck-Reaktor stellt sich auch über die För derschnecke in dem Vorratsbehälter ein entsprechender Unterdrück ein. Zum Auflockern des in dem Vorratsbehälter befindlichen pulverförmigen Stoffes wird das Schaltventil kurzzeitig geschlossen. Ist das Schaltventil ge schlossen, erhöht sich aufgrund der Trägergaszufuhr in den Vorratsbehälter der in diesem herrschende Druck, was zunächst zu einer gewissen Kom paktion des pulverförmigen Stoffes führen kann. Wird anschließend das Schaltventil wieder geöffnet, wird über die Belüftungsleitung und den sich daran anschließenden Abschnitt der Trägergasleitung der zuvor im Vorratsbehälter herrschende Druck eingebracht, was zu einer Verwirbelung des darin befindlichen pulverförmigen Stoffes führt. Diese durch die plötzli che Druckerniedrigung bewirkte Verwirbelung lockert den Partikelverbund des pulverförmigen, in dem Vorratsbehälter bevorrateten Stoffes auf. Die Frequenz, mit der eine solche Auflockerung des pulverförmigen Stoffes her beigeführt wird, wird man in Abhängigkeit von der Kompaktionstendenz des pulverförmigen Stoffes vornehmen. Dieses wird intermittierend, etwa einmal pro Minute oder auch einmal pro mehrere Minuten vorgenommen werden. Auch andere Frequenzen können für die intermittierende Druckerhöhung in dem Vorratsbehälter vorgesehen sein, und zwar in Abhängigkeit von dem in dem Vorratsbehälter befindlichen Stoff. Es wird als ausreichend angese hen, wenn das Schaltventil nur für kurze Zeit, d.h. für 0,5 bis 3 sec. ge schlossen bleibt. Auf diese Weise ist die Precursorzufuhr in beispielsweise einen CVD-Reaktor nur kurzzeitig und für den Abscheideprozess nicht oder jedenfalls nicht signifikant spürbar unterbrochen. Dieses Konzept der Ent- kompaktierung von in dem Vorratsbehälter befindlichen pulverförmigen Stoff, insbesondere von kleiner Partikelgröße ist besonders effektiv für die gewünschte Auflockerung des pulverförmigen Stoffes im Vorratsbehälter. Es war überraschend zu beobachten, dass sich der beschriebene Auflocke- rungserfolg einstellt, obwohl infolge der zunächst erfolgenden Druckerhö hung im Vorratsbehälter der darin befindliche pulverförmige Stoff etwas kompaktiert wird, mithin zunächst genau das Gegenteil bewirkt wird, was eigentlich erreicht werden soll. Die vorbeschriebene quasi spontane Dru ckerniedrigung stellt sich ein, da ein Druckausgleich durch den in dem Vor- ratsbehälter bevorrateten pulverförmigen Stoff und den Förderkanal mit der darin befindlichen Förderschnecke aufgrund der auf dieser Strecke nur ge ringen Gaswegsamkeiten für die gewünschten Zwecke nur deutlich langsa mer stattfindet und daher vernachlässigbar ist. Um einen unkontrollierten Eintrag von in dem Vorratsbehälter befindlichen pulverförmigen Stoff in den Reaktor über die Belüftungsleitung beim Öffnen des Schaltventils zu unterbinden, ist in einem Ausführungsbeispiel vorge sehen, den in dem Vorratsbehälter befindlichen Vorrat an pulverförmigem Stoff von der Belüftungsleitung durch einen Filter zu trennen. Dieser ist gas- durchlässig, jedoch nicht durchlässig für den pulverförmigen Stoff. Aufgrund des vorbeschriebenen Wirkzusammenhangs einer anfänglichen Druckerhöhung in dem Vorratsbehälter, gefolgt von einer anschließenden raschen, quasi spontanen Druckerniedrigung ist zugleich Sorge dafür ge tragen, dass sich der Filter über die Zeit nicht zusetzt. Um dieses zu errei chen wird das diesem Prozess steuernde Schaltventil entsprechend rasch geöffnet. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, als Schaltventil ein Mag netventil einzusetzen. Schließlich strömt bei jedem Vorgang der Druckerhö hung im Vorratsbehälter zunächst Trägergas in den Vorratsbehälter ein, drückt somit in dessen Poren befindliche Stoffpartikel aus diesen heraus, sodass die sich beim Öffnen des Schaltventils gewünschte quasi spontane Druckerniedrigung aufgrund des freien, sauberen Filters einstellt.

Eine solche Dosiervorrichtung kann über wenigstens ein Reinigungsritzel verfügen, welches im Bereich des Auslaufes des Vorratsbehälters mit sei nen Zähnen die Wendel der Förderschnecke kämmt. Dieses Ritzel ist dreh- bar gelagert. Das Ritzel befindet sich typischerweise benachbart zu oder dem Auslauf gegenüberliegend. Bei einer Drehbewegung der Förderschne cke kämmt das Reinigungsritzel mit seinen Zähnen die Wendel der Förder schnecke, sodass hierdurch die Wendelzwischenräume frei gehalten wer den. Unter Umständen sich in der Wendel der Förderschnecke angesam- melter, kompaktierter pulverförmiger Stoff, der aufgrund seiner Kompaktion nicht von selbst herausfällt, wird durch das Reinigungsritzel herausge bracht. Die Anordnung des Reinigungsritzels im Bereich des Auslaufes des Vorratsbehälters sorgt dafür, dass eine Verbackung bzw. Kompaktierung des pulverförmigen Stoffes zu Beginn der Förderstrecke innerhalb des För- derkanals nicht eintritt. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des Aus laufes des Vorratsbehälters bzw. der Eingangsöffnung des Förderkanals zum Zuführen von pulverförmigem Stoff an die Förderschnecke dem Durch messer des Reinigungsritzels, ist jedenfalls nicht signifikant größer als der Durchmesser des Reinigungsritzels. Dieses gewährleistet, dass das Reini- gungsritzel über die gesamte Breite des Auslaufes bzw. des Zustromes des pulverförmigen Stoffes auf die Förderschnecke deren Förderwendel reinigt. Durch das Reinigungsritzel wird Sorge dafür getragen, dass zumindest wei testgehend nur teilgefüllte Förderwendelzwischenräume bei einer Rotati onsbewegung der Förderschnecke in dem Bereich des Auslaufes des Vor- ratsbehälters bzw. die Eingangsmündung des Förderkanals eingebracht werden. Der Auslauf des Vorratsbehälters ist typischerweise in Richtung zur Förder schnecke hin verjüngt, typischerweise konisch verjüngt ausgeführt. Zum Unterstützen einer Auflockerung des pulverförmigen Stoffes in dem Vorratsbehälter ist in einer Ausführung einer solchen Dosiervorrichtung vor gesehen, dass innerhalb des Vorratsbehälters ein oder mehrere Mischwerk zeuge angeordnet sind. Bei einem stehenden Vorratsbehälter erstreckt sich die Drehachse des oder der Mischwerkzeuge in Längserstreckung des Vor- ratsbehälters. Bei einem solchen Mischwerkzeug kann es sich beispiels weise um einen Mischwendel handeln. Typischerweise greift diese bis in den Auslauf ein. Ist der Auslauf trichterförmig in Richtung zu dem Förderka nal hin verjüngt, ist dementsprechend auch der Durchmesser der Förder wendel verjüngt. Das oder die Mischwerkzeuge sind rotatorisch durch einen Antrieb angetrieben, typischerweise einen Elektromotor, durchaus ausge führt als Schrittmotor.

Der Vorratsbehälter ist oberseitig mit einem Verschlusskörper abgedichtet verschlossen. Dieser Verschlusskörper ist abnehmbar, um den Vorratsbe- hälter befüllen zu können. Im Falle des Vorsehens eines oder mehrerer Mischwerkzeuge durchgreift bei Vorsehen eines solchen Verschlusskör pers die Mischwerkzeugwelle den Verschlusskörper, beispielsweise mit ei nem Antriebsabschnitt. Dieser Durchgriff durch den Verschlusskörper ist abgedichtet. Außerhalb der Abdichtung des Verschlusskörpers befindet sich der Antrieb zum rotatorischen Antreiben des oder der Mischwerkzeuge.

Zur Unterstützung der Förderung des feinkörnigen pulverförmigen Stoffes mittels der Förderschnecke durch den Förderkanal ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Innenwand des Förderkanals Strukturen aufweist und/oder entsprechend ausgebildet ist, damit sich daran pulverförmiger Stoff festsetzen kann. Dieser bildet eine wandreibungserhöhende Be schichtung, wodurch der Förderprozess des pulverförmigen Stoffes durch den Förderkanal begünstigt ist. Als Innenwandstrukturen eignen sich für diesen Zweck beispielsweise Gewindestrukturen. Eine solche wandrei- bungserhöhende Beschichtung lässt sich auch einstellen, wenn der Förder kanal in Richtung zu der Mündung des Förderkanals hin eine sich kontinuierlich geringfügig vergrößernde Querschnittsfläche aufweist. Diese mit geringem Winkel konische Vergrößerung des Förderkanals bewirkt ebenfalls ein Anbacken einer Stoffschicht an der Innenwand des Förderka nals.

Mit einer Dosiervorrichtung, wie vorbeschrieben, lassen sich Förderraten von 2 g/h und weniger, durchaus auch weniger als 0,1 g/h erreichen. Be merkenswert ist hieran, dass die Dosierung der Geringstmenge eine Fest stoffdosierung ist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be zugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: Ein schematisiertes Blockschaltbild einer Einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,

Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Dosiervor richtung der Einrichtung der Figur 1 und Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes des Reaktors im Bereich seines Verdampfers der Einrichtung der Figur 1.

Eine Einrichtung 1 zum Dampfabscheiden eines Stoffes auf einem Substrat umfasst einen Reaktor 2, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als CVD-Reaktor ausgeführt ist. Sein Innenraum ist an eine Vakuumpumpe an geschlossen. Mittels der Vakuumpumpe kann der Druck in dem CVD- Reaktor 2 hinreichend abgesenkt werden, um einen chemischen Dampfab- scheideprozess ausführen zu können. Angeschlossen ist die in der Figur nicht dargestellte Vakuumpumpe an eine in das Innere des CVD-Reaktors 2 mündende Pumpenleitung 3. Der CVD-Reaktor 2 ist öffnenbar, um auf einem Träger 4 ein durch den CVD-Prozess zu beschichtendes Substrat auflegen und von diesem wieder entfernen zu können. Zum Zuführen eines Precursors zum Abscheiden einer beispielsweise metallischen Schicht auf einem auf dem Träger 4 aufgelegten Substrat dient eine mit dem Bezugs- Zeichen 5 gekennzeichnete Dosiervorrichtung. Die Dosiervorrichtung 5 ver fügt über einen Vorratsbehälter 6, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgeführt ist. Der Vorratsbehälter 6 ist oberseitig durch einen Verschlusskörper 7 abgedichtet verschlossen. Der stehende Vorratsbehälter 6 verfügt unterseitig über einen konisch verjüng ten Auslauf 8. Der Vorratsbehälter 6 ist auf einem Förderblock 9 montiert, der an seiner zu dem Vorratsbehälter 6 weisenden Seite über eine trichter förmige Mündung verfügt, die die Verjüngung des Auslaufes 8 fortsetzt. Die Ausgestaltung des Förderblockes 9 mit seinen Einzelteilen ist nachstehend noch näher unter Bezugnahme auf die Darstellung der Figur 2 beschrieben. Das verjüngte Ende der konischen auslaufverlängernden Verjüngung 10 des Förderblockes 9 mündet in einen quer zur Auslaufrichtung aus dem Vorratsbehälter 6 verlaufenden Förderkanal 11 mit einer darin integrierten Förderschnecke 12. Die Förderschnecke 12 ist durch einen Schrittmotor 13 rotatorisch angetrieben. Der Förderkanal 11 mündet in eine Trägergaslei tung 14. Die Förderschnecke 12 dient zum Zuführen von in dem Vorratsbe- hälter 6 bevorratetem pulverförmigen Stoff als Precursor für die abzuschei dende Schicht in einen bei einem Betrieb der Einrichtung 1 die Trägergas leitung 14 durchströmenden Trägergasstrom. Die Strömungsrichtung des Trägergasstromes ist in Richtung zu dem CVD-Reaktor 2. Die Trägergas leitung 14 beaufschlagt einen Verdampfer 15. Der mit dem Trägergasstrom zugeführte Precursor verdampft an dem Verdampfer 15. Das durch den Verdampfungsprozess freigesetzte Metall bei einer metallischen Beschich tung scheidet sich dann auf der Oberfläche des auf dem Träger 4 befindli chen Substrates ab. Im Betrieb befindet sich in dem CVD-Reaktor 2 typi scherweise ein Druck von nur 2 bis 5 mbar. Die Trägergasleitung 14 ist an einen in der Figur nicht dargestellten Trägergasvorrat oder eine Trägergas versorgung angeschlossen, von dem Trägergas gemäß der in Figur 1 ge kennzeichneten Pfeilrichtung in die Trägergasleitung 14 einströmt. Ein Ast 16 der Trägergasleitung 14 führt auf direktem Wege in den CVD-Reaktor 2 in einen Gasduschkopf 17.

In einer alternativen Ausgestaltung sind die Trägergasleitung 14 und der Gasduschkopf 17 jeweils an eine eigene, voneinander unabhängige Trä gergaszufuhr angeschlossen. Von Besonderheit bei der Dosiervorrichtung 5 ist, dass das Innere des Vor ratsbehälters 6 ebenfalls in Fluidkommunikation mit der Trägergasleitung 14 steht. Zu diesem Zweck ist eine Belüftungsleitung 18 vorgesehen, durch die das Innere des Vorratsbehälters 6 mit der Trägergasleitung 14 verbun den ist. In der Figur in nicht näher dargestellter Art und Weise befindet sich im Bereich der Mündung 19 der Belüftungsleitung 18 ein Filter, der für das Trägergas durchlässig, nicht jedoch durchlässig für den in dem Vorratsbe hälter 6 bevorrateten pulverförmigen Stoff ist. Zwischen der Mündung 20 des Förderkanals 11 in die Trägergasleitung 14 und der Mündung 21 der Belüftungsleitung 18 in die Trägergasleitung 14 ist in die Trägergasleitung 14 ein Schaltventil 22 eingeschaltet. Bei dem Schaltventil 22 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Magnetventil. Dieses ist in nicht näher dargestellter Art und Weise an eine Steuereinheit angeschlos sen.

In dem Vorratsbehälter 6 ist ein wendelartig ausgeführtes Mischwerkzeug 23 angeordnet. Dieses ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei teilig aufgebaut. Ein erstes Werkzeugteil befindet sich in dem zylindrischen Teil des Vorratsbehälters 6. Ein zweiter Wendelabschnitt befindet sich in dem Bereich des Auslaufes 8 und erstreckt sich bis in die konische Verjün gung 10 als Teil des Auslaufes des Förderblockes 9. Die Antriebswelle 24 des Mischwerkzeuges 23 durchgreift den Verschlusskörper 7 in abgedich teter Weise und ist an einen elektromotorischen Antrieb 25 angeschlossen. Der elektromotorische Antrieb 25, bei dem es sich ebenfalls um einen Schrittmotor bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt, ist an dem Verschlusskörper 7 befestigt. Da der Verschlusskörper 7 zum Öffnen und Nachfüllen des Vorratsbehälters 6 von diesem demontiert und auch wieder an diesem montiert werden muss, ist Teil der Antriebswelle 24 ein Kupp lungsstück 26, welches auf den oberen Abschnitt der Antriebswelle 24 des Mischwerkzeuges 23 drehmomentschlüssig aufgesteckt ist. Das Kupp lungsstück 26 kann zusammen mit der dem Verschlusskörper 7 von der Antriebswelle abgezogen werden. Das Kupplungsstück 26 durchgreift den Verschlusskörper 7 abgedichtet.

Figur 2 zeigt den Förderblock 9 in einer vergrößerten und damit detaillierte ren Darstellung. In den Förderblock 9 ist zur Ausbildung des Förderkanals 11 ein Förderkanalrohr 27 eingesetzt. In diesem befindet sich die Förder schnecke 12, wobei der Außendurchmesser der Förderschnecke 12 geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Förderkanalrohres 27 und damit des Förderkanals 11. An der Innenwand des Förderkanalrohres 27 sind gewindeartige Innenwandstrukturen eingebracht, die als Falle für den durch den Förderkanal 11 geförderten pulverförmigen Stoff dienen. Die- ses dient zur Ausbildung einer Beschichtung aus dem pulverförmigen Stoff an der Innenwand des Förderkanalrohres 27. Das Förderkanalrohr 27 weist an seiner zu der Auslaufverjüngung 10 des Förderblockes 9 weisenden Seite eine Öffnung 28 auf, durch die der in dem Vorratsbehälter 6 befindli che pulverförmige Stoff in den Förderkanal 12 eindringen kann. Dieser Öff- nung 28 gegenüberliegend ist in dem Förderblock 9 ein Reinigungsritzel 29 drehbar gelagert. Dieses kämmt mit seinen Zähnen die Förderwendel der Förderschnecke 12. Bei einem Drehantrieb der Förderschnecke 12 dreht das Reinigungsritzel 29 mit. Aufgrund des bzw. der in die Förderwendelzwi schenräume eingreifenden Zähne des Reinigungsritzels 29 wird aus diesen darin befindlicher kompaktierter pulverförmiger Stoff entfernt. In nicht dar gestellter Art und Weise ist an den Innenraum, in dem das Reinigungsritzel 29 angeordnet ist, eine Materialfalle angeschlossen, um den aus den För derwendelzwischenräumen herausgedrückten Stoff auffangen zu können. Das Förderkanalrohr 27 ist an seiner in die Trägergasleitung 14 angeord neten Mündung durch eine Düse 30 verschlossen. Der Durchmesser der Düse 30 ist um ein Mehrfaches kleiner als der Durchmesser des Förderka nals 11. Flierdurch stellt sich ein gewisser Venturi-Effekt als Folge des an der Mündung 20 vorbeistreichenden Trägergasstroms ein, durch den durch die Förderschnecke 12 geförderte Feststoffpartikel mitgerissen und als Schwebfracht dem Verdampfer 15 zugeführt werden.

Bei einem Betrieb der Fördereinrichtung 5 wird das Mischwerkzeug 23 durch den Schrittmotor 25 rotatorisch angetrieben, um ein unerwünschtes Kompaktieren des nur eine sehr geringe Korngröße aufweisenden, darin bevorrateten Stoffes möglichst zu unterbinden. Zugleich dient das Förder werkzeug 23 dem Zweck, einen Nachschub von pulverförmigem Stoff in den Auslauf 8 und die Verjüngung 10 des Förderblockes 9 sicherzustellen. Bei einem Betrieb der Einrichtung 1 herrscht in dem Inneren des Vorratsbehäl- ters 6 und dem Förderkanal 12 aufgrund des Unterdruckes in dem CVD- Reaktor 2 ebenfalls ein Unterdrück. Dieser ist typischerweise um wenige mbar höher als der Druck innerhalb des CVD-Reaktors 2.

Der in dem Vorratsbehälter 6 befindliche pulverförmige Stoff, der beispiels- weise eine Korngröße von 30 bis 50 mhp aufweist, wird bei einem Betrieb der Einrichtung 1 einmal pro Minute aufgelockert. Zu diesem Zweck wird das Schaltventil 22 geschlossen, sodass an der Mündung 20 des Förderka nals 11 kein Trägergas vorbeiströmt. Die Trägergaszufuhr bleibt jedoch konstant. Infolge dessen erhöht sich über die Belüftungsleitung 18 der Druck im Inneren des Vorratsbehälters 6. Dieses führt zwar zunächst zu einer gewissen Kompaktion des darin bevorrateten pulverförmigen Stoffes. Diese Druckerhöhung wird jedoch genutzt, um anschließend eine in kurzer Zeit und somit quasi spontan stattfindende Druckerniedrigung dadurch her beizuführen, dass das Schaltventil 22 nach beispielsweise 1 bis 2 Sekun- den, also: Nach einer erfolgten Druckerhöhung, wieder geöffnet wird. Auf grund der dann vorhandenen direkten Wegsamkeit zwischen dem Inneren des Vorratsbehälters 6 und dem in dem CVD-Reaktor 2 herrschenden Un terdrück führt dies zu einer wirksamen Aufwirbelung des in dem Vorratsbe hälter 6 befindlichen pulverförmigen Stoffes. Auf diese Weise ist wirksam einer Kompaktion des als Precursor dem CVD-Reaktor 2 zuführenden Fest stoffes entgegengewirkt und somit eine bezüglich der Dosierungsrate kon tinuierliche Zuführung desselben gewährleistet. Durch diese Maßnahme wird auch eine unter Umständen durch das Mischwerkzeug verursachte Kompaktion von pulverförmigem Stoff wieder aufgelockert.

Wenn im Rahmen dieser Ausführungen von einem pulverförmigen Stoff die Rede ist, versteht es sich, dass hierunter auch Stoffgemische zu subsumie ren sind. Bei der in den Figuren dargestellten Einrichtung 1 befindet sich der Ver dampfer 15 atmosphärisch in dem Reaktor 2 in einer Verdampferkammer 31. In Strömungsrichtung dem Verdampfer 15 nachgeschaltet befindet sich eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnete Aufberei tungsstufe. Der Verdampfer 15 und die Aufbereitungsstufe 32 bilden ge- meinsam eine Trägergasreinigungsstufe zum Abscheiden von in dem Trä gergasstrom mitgeführten Kontaminationen. Die Aufbereitungsstufe 32 umfasst eine Filtereinheit 33. Die Filtereinheit 33 setzt sich aus mehreren Filterstufen 34, 34.1, 34.2 zusammen. Bei dem dargestellten Ausführungs beispiel handelt es sich bei der Filterstufe 34 um ein Kugelmaterialbett aus Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 3 mm. Die mit absteigender Po- rosität folgende Filterstufe 34.1 ist ebenfalls ein Kugelmaterialbett, gebildet aus Kugeln mit einem Kugeldurchmesser von etwa 0,5 mm. In Strömungs richtung des Trägergases folgt den Filterstufen 34, 34.1 ein Metallfilter, der seinerseits aus mehreren einzelnen Filterlagen zusammengesetzt ist, be ginnend mit einer Durchlassgröße von 0,1 mm und endend mit einer Durch- lassgröße von 1 pm. Die Aufbereitungsstufe 32 verfügt ferner über einen Magnetabscheider 35, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Schüttung von kleinen Dauermagneten ausgeführt ist. Diese haben bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 4 mm. Auch der Einsatz längerer Dauermagnete ist möglich, etwa mit einer Länge von etwa 12 mm. Die Dauermagnete sind bezüglich der in diesem Bereich herrschenden Temperaturen in Abhängigkeit von dem zu sublimierenden Stoff von 250 °C bis 400 °C temperaturstabil.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mit dem Precursor in Kontakt gelangenden Bestandteile der Dosiervorrichtung 5 aus einem nicht rostenden, magnetisierbaren Stahl hergestellt. Sich einstellender Abrieb durch die gleitend gegeneinander bewegten Teile, und zwar des Mischwerkzeuges 23 gegenüber der Innenseite des Vorratsbehälters 6 so wie der Verjüngung 10 und der Förderschnecke 12 gegenüber der Innen- wandung des Förderkanals 11 sowie zwischen Förderschnecke 12 und dem Reinigungsritzel 29 ist als Kontamination des Precursorstoffes unkritisch, da derartiger Abrieb aus dem Trägergasstrom in der Trägergasreinigungs stufe mit dem Verdampfer 15 und der Aufbereitungsstufe 32 entfernt wird, bevor aus diesem der sublimierte Precursorstoff auf einem auf dem Träger 4 befindlichen Substrat abgeschieden wird.

Zum einen liegt die Sublimationstemperatur von derartigem Abrieb oberhalb der Sublimationstemperatur des pulverförmigen Precursorstoffes. Der als Kontamination angesehene Abrieb sublimiert bei den an dem Verdampfer 15 herrschenden Druck-/Temperaturbedingungen nicht. Dieser verbleibt in

Form von Feststoffpartikeln in dem Trägergasstrom. Der Precursorstoff liegt jedoch nunmehr in seiner Gasphase vor, was es erlaubt, in der Aufberei tungsstufe 32 die mitgeführten Feststoffpartikel zu entfernen, ohne Einfluss auf den sublimierten Stoff zu nehmen. In der Aufbereitungsstufe 32 wird der Feststoffabrieb resultierend aus der Dosiervorrichtung sowie andere unter Umständen mitgeführte Feststoffkontaminationen entfernt, und zwar durch die Filtereinheit 33 und den Magnetabscheider 35. Der anschließend in die Abscheidekammer des Reaktors 2 eintretende Trägergasstrom - in Figur 3 durch einen Blockpfeil angedeutet - ist sodann als feststoff- und damit kon taminationsfrei anzusprechen

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann auch andere Möglichkeiten die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müsste.

Bezugszeichenliste

1 CVD-Anlage 35 Magnetabscheider

2 CVD-Reaktor

3 Pumpenleitung

4 Träger

5 Dosiervorrichtung

6 Vorratsbehälter

7 Verschlusskörper

8 Auslauf 9 Förderblock

10 Verjüngung

11 Förderkanal

12 Förderschnecke

13 Schrittmotor

14 Trägergasleitung

15 Verdampfer

16 Ast der Trägergasleitung

17 Gasduschkopf

18 Belüftungsleitung

19 Mündung

20 Mündung 21 Mündung 22 Schaltventil

23 Mischwerkzeug

24 Antriebswelle

25 Elektromotorischer Antrieb

26 Kupplungsstück

27 Förderkanalrohr

28 Öffnung

29 Reinigungsritzel

30 Düse

31 Verdam pferkam mer

32 Aufbereitungsstufe

33 Filtereinheit , 34.1 , 34.2 Filterstufe

Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Dampfabscheiden eines Stoffes auf einem Substrat umfassend

- einen Reaktor (2) mit zumindest einem Verdampfer (15) zum Ver dampfen von pulverförmigen Precursorstoffpartikeln, aus wel chen Verdampfungsprodukten die Schicht auf dem Substrat ab geschieden wird, mit einem Vakuumpumpenanschluss zum An schließen einer Vakuumpumpe zum Erzeugen des für die Ab scheidung in dem Reaktor (2) erforderlichen Unterdrucks und mit einem Substratträger (4),

- eine durch eine Trägergasversorgung gespeiste, an den Ver dampfer (15) angeschlossene Trägergasleitung (14) und

- eine Dosiervorrichtung (5) zum Zuführen von pulverförmigen Precursorstoffpartikeln in die Trägergasleitung (14), welche Do siervorrichtung (5) einen einen Auslauf (8) aufweisenden Vorrats behälter (6) zum Bevorraten des dem Reaktor (2) zuzuführenden pulverförmigen Precursorstoffes und eine unterhalb des Auslau fes (8) in einem Förderkanal (11 ) angeordnete Förderschnecke (12) mit einer Förderrichtung quer zur Auslaufrichtung des Vor ratsbehälters (6) zum Fördern des pulverförmigen Stoffes von dem Auslauf (8) des Vorratsbehälters (6) zu einer Mündung (20) in die Trägergasleitung (14), in der der geförderte pulverförmige Stoff als Schwebfracht von dem darin strömenden Träger gasstrom aufgenommen und dem Verdampfer (15) zugeführt wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Oberflächen der in der Dosiervorrichtung (5) zum Fördern des pulverförmigen Precursorstoffes reibend gegeneinander bewegten Teile (6, 23; 11 , 12) aus einem Material gefertigt ist, das in Bezug auf den pulverför migen Precursorstoff einen höhere Sublimationstemperatur hat, und dass dem Verdampfer (15) in Strömungsrichtung des Trägergases eine Aufbereitungsstufe (32) zum Entfernen zumindest eines Anteils der in dem den sublimierten Stoff mitführenden Trägergasstrom ent haltenen Feststoffpartikel nachgeschaltet ist. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungsstufe (32) eine von dem den sublimierten Stoff mitfüh renden Trägergasstrom durchströmte Filtereinheit (33) umfasst.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (33) mehrstufig ausgelegt ist und mehrere in Strömungs richtung des Trägergases hintereinander geschaltete Filterstufen (34, 34.1, 34.2) mit in Strömungsrichtung des Trägergases abstei- gender Durchlassgröße umfasst.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu mindest eine Filterstufe durch ein Kugelmaterialbett bereitgestellt ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Filterstufe (34.2) durch ein engmaschiges Me tallfilter bereitgestellt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Filterstufe (34.2) mit der kleinsten Durchlass größe der Filtereinheit (33) eine Durchlassgröße von etwa 1 pm auf weist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Aufbereitungsstufe (32) über einen Mag netabscheider (35) verfügt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetabscheider (35) als Magnetfilter aus einer Schüttung von ei- ner Vielzahl an Dauermagneten, ein Magnetfilterbett bildend, ausge führt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete quaderförmige Körper sind. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die gegeneinander bewegten Teile (6, 23; 11 , 12) der Dosiervorrichtung (5) aus einem rostfreien, magnetisier baren Eisenmetall hergestellt sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das die Oberfläche der gegeneinander bewegten Teile der Dosiervorrichtung bildende Material eine Beschichtung ist. 12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial den in dem Reaktor abzuscheidenden Stoff enthält.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mehrere, an die Dosiervorrichtung angeschlossene Verdampfer umfasst und in die Trägergaszufuhr, den Verdampfern vorgeschaltet, ein Mehrwegeventil eingeschaltet ist, wobei die Trägergaszufuhr an den Eingang und jede Ver dampfereinheit jeweils an einen eigenen Ausgang des Mehrwege ventils angeschlossen sind.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Trägergasleitung (14) in Strömungsrichtung des Trägergases vor Passieren des Zutritts der durch die Mündung (20) des Förderkanals (11 ) geförderten pulverförmigen Stoffpartikel eine Belüftungsleitung (18) mit ihrem ersten Ende angeschlossen ist, die mit ihrem anderen Ende, mit dem Inneren des Vorratsbehälters (6) in Fluidverbindung stehend, an diesen angeschlossen ist und dass in den Abschnitt der Trägergasleitung (14) zwischen der Mün dung (21 ) der Belüftungsleitung (18) und dem Zutritt der durch die Mündung (20) des Förderkanals (11 ) geförderten pulverförmigen Stoffpartikel ein Schaltventil (22) eingeschaltet ist.

Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsleitung (18) im Bereich des dem Auslauf (8) gegenüberlie genden Endes des Vorratsbehälters (6) in diesen mündet. 16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (6) ein stehender zylindrischer Behälter ist, bei dem sich der Auslauf (8) zuunterst befindet und dessen obere Öffnung mit einem Verschlusskörper (7) abgedichtet verschlossen ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorratsbehälter (6) zumindest ein rotatorisch angetriebenes Mischwerkzeug (23) zum Auflockern des darin bevor rateten pulverförmigen Stoffes angeordnet ist, dessen Antriebswelle (24) der Längserstreckung des Vorratsbehälters (6) folgt und sich mit einem Antriebsabschnitt oder einem Kupplungsabschnitt (26) abge dichtet durch den Verschlusskörper (7) erstreckt und an einem au- ßenseitig bezüglich der Abdichtung angeordneten Drehantrieb ange schlossen ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Auslaufes (8) benachbart zu diesem oder gegenüberliegend zumindest ein drehbar gelagertes Reini gungsritzel (29) die Förderschnecke (12) kämmt.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (11 ) ein oder mehrere Innenwandstrukturen zum Ausbil- den einer wandreibungserhöhenden Beschichtung aus dem pulver förmigen Stoff aufweist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte innere Oberfläche der Dosiervorrichtung aus einem Material gefertigt ist, das in Bezug auf den pulverförmigen

Precursorstoff eine höhere Sublimationstemperatur hat.

21. Verfahren zum Bereitstellen eines verdampften Stoffes als Vorstufe eines Dampfabscheideprozesses, bei welchem Verfahren ein pulver förmiger Precursorstoff zum Bereitstellen des abzuscheidenden Stoffes in Gasform mittels eines Trägergasstroms einem Verdampfer (15) zugeführt und an diesem sublimiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Sublimation des Precursorstoffes der die Dampfprodukte enthaltende Trägergasstrom in Bezug auf mitge führte, nicht sublimierte Feststoffpartikel gereinigt wird, bevor aus diesem der aus dem Precursorstoff sublimierte Stoff auf einem Sub strat abgeschieden wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der den sublimierten Stoff enthaltende Trägergasstrom zum Entfernen von darin mitgeführten Feststoffpartikeln gefiltert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der den sublimierten Stoff enthaltende Trägergasstrom in Strömungs richtung des Trägergasstroms mehrstufig absteigend gefiltert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der den sublimierten Stoff enthaltende Träger gasstrom zum Entfernen von darin mitgeführten Feststoffpartikeln über einen Magnetabscheider geleitet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass für die magnetische Abscheidung von in dem Trägergasstrom mitge führten Feststoffpartikeln durch einen aus einer Vielzahl von Dauer magneten bereitgestelltes Magnetbett gebildeten Magnetabscheider (35) geleitet wird.