TWI257439B - Device for depositing thin layers with a wireless detection of process parameters - Google Patents

Device for depositing thin layers with a wireless detection of process parameters Download PDF

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TWI257439B
TWI257439B TW092103638A TW92103638A TWI257439B TW I257439 B TWI257439 B TW I257439B TW 092103638 A TW092103638 A TW 092103638A TW 92103638 A TW92103638 A TW 92103638A TW I257439 B TWI257439 B TW I257439B
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Gerd Strauch
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Description

1257439 _、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種在至少一尤其是結晶基板上沉積尤 其是結晶薄膜之裝置，其包括反應室殼體中一被旋轉固定 的基板座、至少一測量製程參數之感測器及一將測量値傳 輸至一評估裝置之傳輸元件。 【先前技術】 沉積薄膜之裝置例如參閱專利DE 1 9 9 4 0 03 3 A1、DE 199 19 902 Al、WOOO/165592A2、WOOO/155478A2，其尤 其提出此種基板座被驅動旋轉之裝置。 CVD設備爲習知，其爲控制反應條件而進行反應室中製 程參數，例如基板溫度或氣壓的測量。測量値經傳輸元件， 如電導線或光導，而被傳輸至一評估裝置，例如一電子控 制裝置。反應條件的偵測及控制因此只爲非直接且非臨 場。故測量値可能偏離臨場真正的値。此外，測量値的測 量位置對反應室固定而非對旋轉基板座固定。被驅動旋轉 之基板座上基板薄膜的品質敏感地受多種反應條件左右。 這些反應條件需被精確及可重現地測定及控制。此處CVD 反應器中反應條件的局部分佈，尤其是旋轉基板座處，特 別重要。此種反應條件的測定越精確及越可重現，則沉積 薄膜的品質就越好。 【發明內容】 本發明之目的在於提供一種對策以改善製程參數的偵 測。 6 312/發明說明書(補件)/92-05/92 ] 0363 8 1257439 本目的由申請專利範圍所述之本發明而達成。申請專 利範圍第1項提出使傳輸元件爲一發送裝置及一接收裝 置，以無線傳輸測量値。感測器優先放置在反應器殼體內 部’接收裝置則放置在反應器殻體外部。此處有利的是’ 使感測器歸屬基板座的驅動軸。特別有利的是，使感測器 與基板座〜起旋轉，接收裝置則爲固定。接收裝置可例如 設作環形天線，而包圍基板座驅動軸或容置驅動軸的軸 道。感測器尤其可是一熱電耦，其被設在基板座內。熱電 耦的導線可穿過驅動軸而延伸至發送裝置。該發送裝置可 同時具一評估電路，以評估熱電耦輸出的電信號。該信號 被處理成適當形式，然後被發送裝置傳送至接收裝置。特 別有利的是，使發送裝置將複數個感測器的測量値傳送至 接收裝置。該複數個感測器可是複數個熱電耦。但亦可設 多個壓力感測器。此處亦爲有利的是，使壓力接收器接近 發送裝置。壓力接收器或感測器設置在反應器殼體內一被 惰性氣體沖刷的部分中。壓力接收器可藉毛細管而與欲偵 測壓力的地方連接。該毛細管可例如由細的特種鋼管構 成。感測器，亦即熱電耦或毛細管末端，可分佈在基板座 的不同位置上。例如在基板座的不同徑向位置上。但亦可 在不同的圓周位置上。熱電耦可接近表面且直接設在基板 下方，以測量基板背面的溫度。但熱電耦亦可設在由石墨 所構成基板座的內部，以測量該處的溫度。 本發明使測量値以遙測方式被由一測量値傳感裝置傳 送至一評估裝置。尤其是設複數個相同或不同的感測器， 3 ] 2/發明說明書(補件)/92-05/92103638 1257439 其測量値被無線傳輸至一資料處理單位。由於直接的溫度 測量，故可避免受表面發射率左右之光學溫度測量的缺 點。藉在基板座內多處設毛細管可測出反應室中基板座上 方的壓力分佈。可直接測出基板邊緣的壓力，甚至在基板 不同的圓周位置。如此亦可測出反應室中氣流的分佈。基 板座爲圓盤形。氣體被輸送至基板座中央上方，使得被輸 送的氣體徑向向外移動。該氣流受壓力狀態左右。 以下將依據附圖詳細說明本發明之實施例。 【實施方式】 圖1反應器殻體2只爲部分示意圖。其爲一 M OCVD反 應器，具一未顯示於圖中之中央進氣道，該中央進氣道位 在基板1上方。此種反應器殻體尤其可參閱專利DE 1 99 40 0 3 3 A 1 、 DE 1 99 19 9 02 A1 、 WOOO/ 1 6 5 5 92A2 、 W Ο 0 0 / 1 5 5 4 7 8 A 2 及 W Ο 0 0 / 1 4 6 4 9 8 A 2。 基板1被放置在一圓盤形基板座3上，該基板座由石墨 製成。基板座3下方有一高頻加熱器12，其可將基板座3 加熱至反應溫度。基板座3在塗佈反應時被驅動旋轉。爲 此而設有一驅動軸8，該驅動軸爲中空並穿過一軸道9。驅 動軸8被旋轉軸承1 0及Π旋轉固定於軸道9中。 感測器4,5設在基板座3中，故隨基板座而旋轉。感測 器4,5設有導線〗4，15，其使感測器4,5與一發送裝置6連 接，該發送裝置亦具一測量値處理電路。 感測器 4，5測得的値經導線1 4，1 5而被輸送至處理電 路。發送裝置6將測量値傳送至一包圍驅動軸8或軸道9 8 312/發明說明書(補件)/92-〇5/9210363 8 1257439 的環形天線7。由環形天線7構成的接收裝置將該測量値 傳輸至·一未示出的評估裝置。 圖2及3所示實施例中感測器4爲溫度感測器，其係由 熱電耦4,4’所構成。熱電耦4,4’的電導線1 5穿過基板3 的通道1 3及中空的驅動軸8而延伸至發送裝置6。導線的 電壓在該處被測量出而轉換成溫度値，再由發送裝置6傳 輸至接收裝置7。 圖2及3的實施例中設兩種熱電耦4,4’。熱電耦4位在 通道！ 3中不同的徑向位置上，且約在基板座3截面中心。 感測器4 ’則分佈在圓周，例如各距1 2 0 °，與基板座3中心 具不同徑向距離且直接位在基板1下方。故熱電耦4 ’可測 量基板背面的溫度。 圖4，5的實施例中感測器設作壓力感測器5。該壓力感 測器5由毛細管末端構成。毛細管爲細的特種鋼管（八分 之一英吋管）。管1 4同樣穿過基板座通道1 3及中空驅動軸 8而延伸至發送裝置6之壓力接收器，其測出管開口上方 氣相的壓力。氣壓値被轉換爲一電値，該電値被發送裝置 6發送出而被接收裝置7接收。 所有揭示特徵本身皆具有發明性質。本發明揭示之特徵 完全包含於本案之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1係反應室殼體下部與被驅動旋轉之基板座及其上方 之基板的示意圖。 圖2係本發明第二實施例之俯視圖。 9 312/發明說明書(補件)/92-05/92103638 1257439 圖3係圖2線111 -111之截面圖。 圖4係本發明第三實施例如圖2之俯視圖。 圖5係圖4線V - V之截面圖。 (元件符號說明） 1 基板 2 反應器殼體 3 基板座 4 感測器 5 感測器 6 發送裝置 7 接收裝置 8 驅動軸 9 軸道 10 旋轉軸承 11 旋轉軸承 12 高頻加熱器 13 通道 14 導線 1 5 導線 10 312/發明說明書(補件)/92-05/92103638

Claims (1)

1257439 拾、申請專利範圍 【申請專利範圍】 L—種在至少-尤其是結晶基板（1)上沉積尤其是結晶 薄膜之裝置，其包括反應室殻體⑺中〜被旋轉固定的基板 座（）至 > 測里·製程穸數之感測器（4 , 5 )及一將測量値 傳輸至—評估裝置之傳輸元件，其特徵爲，傳輸元件爲一 π送衣置（6 )及一接受裝置（7 )，以無線傳輸測量値。 2.如申請專利範圍第1項之裝置，其中發送裝置（6)設置 在反應器殼體（2 )內部，接收裝置（7 )則設置在反應器殼體 外部。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中發送裝置（6)設在 基板丨坐（3 )的驅動軸（8 )中。 4,如申請專利範圍第1項之裝置，其中接收裝置（7)是包 圍驅動軸（8 )或容置驅動軸（8 )之軸道（9 )的環形天線。 5 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中感測器（4)是一熱 電耦。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，其中感測器（5)是一壓 力接收器。 7 .如申請專利範圍第5或6項之裝置，其中設複數個熱 電耦（4)或壓力接收器（5)。 8 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中感測器（4，5 )設在 基板座（3 )不同的徑向位置上。 9·如申請專利範圍第1項之裝置，其中感測器（4,5)設在 基板座（3 )不同的圓周位置上。 11 312/發明說明書(補件)/92-05/92〗03638 1257439 1 〇 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中感測器（4，5 )的導 線通過基板座（3 )的通道（1 3 )。 1】.如申請專利範圍第5或6項之裝置，其中壓力測量器 或熱電耦評估電路設在發送裝置（6)中。 ]2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中管（1 4)由發送裝 置（6 )延伸至測量處。
12 312/發明說明書(補件)/92-05/9210363 8
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