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    • 专利摘要:
    Verfahrenzur Abscheidung von Schichten auf einer Vielzahl von Halbleitersubstraten gleichzeitig,mit den Schritten- Reinigung mindestens je einer Oberfläche derSubstrate in einem ersten Reaktor bei einer ersten SubstrattemperaturTred,- Transport der Substrate vomersten in einen zweiten Reaktor,- nachfolgende Abscheidungmindestens je einer Schicht auf den Halbleitersubstraten im zweitenReaktor bei einer zweiten Substrattemperatur Tdep,wobeidie Substrate währendder Reinigung und während desTransports vom ersten in den zweiten Reaktor unterbrechungsfreiin einer reduzierenden Gasatmosphäre bewegt oder gelagert werden,solange die Substrattemperatur übereiner vom Substratmaterial und dem Material der mindestens einenabzuscheidenden Schicht abhängigen kritischenTemperatur Tc liegt.
    公开号:DE102004024207A1
    申请号:DE200410024207
    申请日:2004-05-10
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Thomas Dr. Grabolla；Georg Dr. Ritter；Bernd Dr. Tillack
    申请人:IHP GmbH；
    IPC主号:C23C16-54
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung vonSchichten auf einer Vielzahl von Halbleitersubstraten gleichzeitigsowie eine Reaktoranordnung fürdie Schichtabscheidung auf einer Vielzahl von Substraten.
    [0002] DieEntwicklung der Silizium-Germanium-Kohlenstoff-Technologie hat dieHerstellung von Halbleiterbauelementen ermöglicht, in denen funktionelleSchichten mit einer bis dahin nicht realisierbaren Kombination einerbesonders geringen Schichtdicke und hoher Dotierstoffkonzentrationenthalten sind. Damit konnte die wirtschaftlich hochentwickelte Siliziumtechnologieauch fürhochfrequenztaugliche Bauelemente eingesetzt werden und die bisdahin dominierende Technologie auf der Basis von III-V-Halbleiternwie Galliumarsenid zum Teil ersetzen.
    [0003] DieSi/SiGe-C-Technolgie profitiert zum einen von den vorteilhaftenelektronischen Eigenschaften von Si/SiGe-Heterostrukturen gegenüber reinen Si-Strukturen und zumanderen von der doppelten Wirkung des Kohlenstoffeinbaus. Kohlenstoffkann die Gitterfehlanpassung von SiGe gegenüber Si kompensieren und hemmtdarüberhinaus die Diffusion von Dotierstoffen, die im Ergebnis zu einerunerwünschtenSchichtverbreiterung in Transistorstrukturen führt.
    [0004] DieVorteile der Si/SiGe:C-Technologie konnten jedoch nur aufgrund derbegleitenden Entwicklung neuer, an die besonderen Erfordernisseder neuen Halbleiterstrukturen angepassten Abscheideverfahren zumTragen kommen. So wurden Niedertemperatur-Abscheideverfahren entwickelt,die diffusionsförderndeProzessschritte bei hohen Temperaturen soweit wie möglich vermeiden.
    [0005] Ausder WO 03/012840 A2 ist ein solches Niedertemperatur-Verfahren zurHerstellung dünner epitaktischerSchichten bekannt. Bei diesen Verfahren wird eine Vielzahl von Substratenzunächsteiner externen Vorreinigung und anschließend bei einer hohen Temperaturzwischen 750 und 1100 °Ceiner Wasserstoffbehandlung („Wasserstoff-prebake") unterzogen. Nachdieser Vorbehandlung werden die Substrate in einem Niederdruck-Heiß- oderWarmwand-Batch-Reaktor bei im Vergleich zur Wasserstoffbehandlungniedrigeren Temperaturen beschichtet.
    [0006] Esist aus der WO 03/012840 A2 weiterhin bekannt, das Wasserstoff-prebakein einer ersten Reaktorkammer und die Schichtabscheidung in einer zweitenReaktorkammer durchzuführen.Die Schichten werden nach dem Wasserstoffprebake von der erstenin die zweite Reaktorkammer überführt. Der Transporterfolgt durch eine Transportkammer in einer inerten Atmosphäre oderim Vakuum.
    [0007] Problematischist bei dem beschriebenen Verfahren der Transport zwischen den Reaktorkammernnach der Wasserstoffbehandlung. Durch den Wechsel der Gasatmosphäre bei erhöhten Substrattemperaturenkann es zu unerwünschtenReaktionen und neuen Verunreinigungen auf der Oberfläche der geradegereinigten Substrate kommen, die die Homogenität der nachfolgenden Schichtabscheidung beeinträchtigenkönnen.
    [0008] Dasder Erfindung zugrunde liegende technische Problem ist es daher,ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schichtabscheidung anzugeben,bei dem bzw. bei der die genannten Nachteile nicht auftreten.
    [0009] DerVerfahrensaspekt des genannten technischen Problems wird gelöst durchein Verfahren zur Schichtabscheidung auf einer Vielzahl von Halbleitersubstratengleichzeitig, mit den folgenden Schritten: – Reinigungmindestens je einer Oberflächeder Substrate in einem ersten Reaktor bei einer ersten SubstrattemperaturTred, – Transportder Substrate vom ersten in einen zweiten Reaktor, – nachfolgendeAbscheidung mindestens je einer Schicht auf den Halbleitersubstratenim zweiten Reaktor bei einer zweiten Substrattemperatur Tdep.
    [0010] Erfindungsgemäß werdendie Substrate weiterhin währendder Reinigung und währenddes Transports vom ersten in den zweiten Reaktor unterbrechungsfreiin einer reduzierenden Gasatmosphäre bewegt oder gelagert, solangedie Substrattemperatur übereiner vom Substratmaterial und dem Material der mindestens einenabzuscheidenden Schicht abhängigenkritischen Temperatur Tc liegt.
    [0011] Demerfindungsgemäßen Verfahrenliegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Beeinträchtigung der Homogenität der Schichtabscheidungdurch nach der Wasserstoffbehandlung der Substrate unerwünscht aufgetreteneReaktionen oder Verunreinigungen ein von der Temperatur abhängiges Phänomen ist.Es kann eine vom Substratmaterial abhängige kritische TemperaturTc bestimmt werden, oberhalb derer die Schichtabscheidungbeeinträchtigtist.
    [0012] Erfindungsgemäß wird dieVielzahl der Substrate währendder Reinigung und währenddes anschließendenTransports vom ersten in den zweiten Reaktor unterbrechungsfreiin einer reduzierenden Gasatmosphäre bewegt oder gelagert, solangedie Substrattemperatur größer odergleich der kritischen Temperatur Tc ist.Auf diese Weise gelingt es, bei der nachfolgenden Schichtabscheidungbesonders homogene Schichten zu erzeugen.
    [0013] Daserfindungsgemäße Verfahrenhat weiterhin den Vorteil, einen robusteren Substrattransport zuermöglichen.Die Lagerung und der Transport der Substrate bei Temperaturen oberhalbder kritischen Temperatur in einer reduzierenden Gasatmosphäre wie einerWasserstoffatmosphärebewirken eine Passivierung der Substratoberflächen. Ursprünglich offene Valenzen an derOberflächedes Substrats werden von Atomen des Gases der reduzierenden Gasatmosphäre besetzt.Die so erzielte Passivierung, beispielsweise eine Wasserstoffpassivierung,hält bei Temperaturenunterhalb der kritischen Temperatur ausreichend lange an, um einenSubstrattransport in Stickstoffatmosphäre ohne die Gefahr störender Oberflächenreaktionenzu gewährleisten.UnerwünschteReaktionen mit Sauerstoff oder Feuchtigkeit während des Substrattransportesauch bei niedrigen Temperaturen können auf diese Weise unterdrückt werden.
    [0014] Beieiner bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenswerden die Substrate währenddes Transports vom ersten in den zweiten Reaktor aus der reduzierendenGasatmosphäreheraustransportiert, nachdem die Substrattemperatur unterhalb diekritische Temperatur gesunken ist. Auf diese Weise kann zum einender Transport der Substrate noch in der reduzierenden Gasatmosphäre begonnenwerden, wodurch Zeit gewonnen wird. Zum anderen muss nicht der gesamteTransport der Halbleitersubstrate vom ersten in den zweiten Reaktorin einer reduzierenden Gasatmosphäre durchgeführt werden. Nach der erläutertenPassivierung der Oberflächenin einer reduzierenden Gasatmosphäre wie beispielsweise einerWasserstoffatmosphäreoberhalb der kritischen Temperatur können die Substrate auch ineiner anderen Gasatmosphärebewegt werden, beispielsweise in einer inerten Gasatmosphäre wie einerStickstoffatmosphäreoder im Vakuum. Hierfürist weniger Aufwand erforderlich als für die Bereitstellung von Reaktorbereichen,die auf eine reduzierende Gasatmosphäre umgestellt werden müssen.
    [0015] Beieiner weiteren Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensumfasst der Transport der Substrate vom ersten in den zweiten Reaktordie folgenden Schritte: – Transport der Substrate ausdem ersten Reaktor in eine erste Schleusenkammer mit einstellbarer Temperaturund Gasatmosphärebei einer Substrattemperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc – Abkühlen derSubstrate in der ersten Schleusenkammer auf eine Substrattemperaturunterhalb der kritischen Temperatur Tc – Transportder Substrate von der ersten Schleusenkammer in den zweiten Reaktor.
    [0016] DurchVerwendung der ersten Schleusenkammer können die Substrate nach derWasserstoffbehandlung im ersten Reaktor in einer reduzierenden Gasatmosphäre transportiertwerden. Dadurch wird der erste Reaktor wieder frei für die Bestückung mit neuenSubstraten. Die gerade gereinigten Substrate können in der ersten Schleusenkammeranschließendin der reduzierenden Gasatmosphäreabgekühltwerden, bis sie die kritische Temperatur Tc unterschrittenhaben. Anschließendkann der Transport der Substrate in den zweiten Reaktor in einerinerten Gasatmosphäreoder im Vakuum fortgeführtwerden. Hierzu wird beispielsweise die Gasatmosphäre in der erstenSchleusenkammer ausgetauscht oder soweit abgepumpt, bis sich diegewünschtenBedingungen fürden weiteren Transport eingestellt haben. Anschließend kanndie Schleusenkammer geöffnetwerden und könnendie Substrate zum zweiten Reaktor weitertransportiert werden.
    [0017] Beieiner weiteren Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensist die erste Schleusenkammer dem ersten Reaktor zugeordnet. Der Transport derSubstrate von der ersten Schleusenkammer in den zweiten Reaktorumfasst hierbei die folgenden Schritte: – ErforderlichenfallsUmstellen der Gasatmosphärein der zweiten Schleusenkammer auf eine reduzierende Gasatmosphäre – Erwärmen derSubstrate auf eine Substrattemperatur oberhalb der kritischen TemperaturTc – Transportder Substrate in den zweiten Reaktor in der reduzierenden Gasatmosphäre.
    [0018] Beidiesem Verfahren sind zwei Schleusenkammern vorgesehen. Die ersteSchleusenkammer dient dem Transport und der Lagerung der Substrate vorund nach dem Wasserstoff-prebake. Die zweite Schleusenkammer dientdem Transport und der Lagerung der Substrate vor und nach der Schichtabscheidung.Bei dieser Ausführungsformwerden die Schichten mit dem Einbringen der Substrate in den zweitenReaktor in der reduzierenden Gasatmosphäre in der zweiten Schleusenkammerauf eine Substrattemperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc erwärmt.
    [0019] Auchhier ist es denkbar, dass währendder Abscheidung einer Anzahl von Substraten im zweiten Reaktor inder zweiten Schleusenkammer bereits ein oder mehrere weitere Substratträger gelagertsind und auf die fürdie Abscheidung erforderliche Temperatur gebracht werden.
    [0020] Beieiner weiteren Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenserfolgt der Transport der Substrate von der ersten in die zweiteSchleusenkammer durch eine Transportkammer mit nicht reduzierenderGasatmosphäre.Es versteht sich, dass dies im Sinne der Erfindung nur bei Temperaturenunterhalb der kritischen Temperatur Tc erfolgt.
    [0021] Beieiner weiteren Ausführungsformhat die Gasatmosphäreim zweiten Reaktor beim Einbringen der Substrate eine zum Erwärmen derSubstrate auf die zweite Substrattemperatur Tdep erforderlicheTemperatur.
    [0022] Daserfindungsgemäße Verfahrenkann auch ohne den Transport und die Lagerung der Substrate in Schleusenkammerndurchgeführtwerden. Bei einer solchen Ausführungsformsind beispielsweise der erste und der zweite Reaktor aneinanderangrenzendangeordnet und voneinander durch gas- und vakuumdichte Verschlüsse trennbar.Nach dem Reinigungsschritt im ersten Reaktor und vor dem Schichtabscheideschrittim zweiten Reaktor werden bei dieser Ausführungsform die folgenden Schritte durchgeführt: – Abkühlen derSubstrate im ersten Reaktor auf eine Substrattemperatur, die gleichder Abscheidetemperatur Tdep im zweitenReaktor ist, – Umstellender Gasatmosphäreim zweiten Reaktor auf eine reduzierende Gasatmosphäre, – Transportder Substrate in den zweiten Reaktor, – ErforderlichenfallsUmstellen der Gasatmosphäreim zweiten Reaktor auf die fürdie Schichtabscheidung benötigteGasatmosphäre.
    [0023] Diereduzierende Gasatmosphäreist vorzugsweise eine ultrareine reduzierende Gasatmosphäre. Ultrareinbedeutet in diesem Zusammenhang, dass Verunreinigungen nur in einerKonzentration von insgesamt weniger als 10 ppb vorhanden sind.
    [0024] Vorzugsweisebesteht die reduzierende Gasatmosphäre aus Wasserstoff, wobei derRestgehalt an oxidierenden Bestandteilen wie beispielsweise Sauerstoffund Feuchtigkeit wie Wasserdampf nicht höher ist als 1 ppb.
    [0025] Wieeingangs schon erläutert,hängt diekritische Temperatur vom verwendeten Substratmaterial und von demMaterial der abzuscheidenden Schicht ab. Die kritische Temperaturist typischer Weise kleiner als die Abscheidetemperatur Tdep. Bei einer bevorzugten Ausführungsformgilt folgende Beziehung zwischen den ersten und zweiten SubstrattemperaturenTred und Tdep undder kritischen Temperatur Tc gilt: 200 °C < Tc < Tdep < Tred ≤ 1000 °C
    [0026] Hierbeibezeichnet Tred die Temperatur der reduzierendenGasatmosphärewährenddes Wasserstoff-prebakes.
    [0027] Vorzugsweisewird das erfindungsgemäße Verfahrenmit mindestens 25 Substraten gleichzeitig durchgeführt.
    [0028] Besondersgeeignet ist das Verfahren fürdie Abscheidung auf Siliziumsubstraten. Es sind jedoch auch andereSubstratmaterialien denkbar, beispielsweise Silizium-Germanium,Siliziumcarbid oder Germanium.
    [0029] Vorzugsweisewird im zweiten Reaktor mindestens eine epitaktische Schicht abgeschieden.Zusätzlichoder alternativ umfasst der Abscheideschritt in einer anderen Ausführungsformdas Abscheiden mindestens einer dielektrischen Schicht auf den Substraten.
    [0030] Daserfindungsgemäße Verfahrenwird in einer bevorzugten Ausführungsformparallel an mehreren Batches durchgeführt. Während eine erste Vielzahl vonSubstraten dem Abscheideschritt unterzogen wird, wird gleichzeitigmindestens eine zweite Vielzahl von Substraten dem Reinigungsschrittunterzogen. Auf diese Weise kann eine gegenüber Einkammersystemen und gegenüber einerDurchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensmit nur einer Vielzahl von Substraten gleichzeitig, also nur einemBatch, eine deutliche Erhöhungdes Waferdurchsatzes pro Stunde erzielt werden.
    [0031] Dader Abscheideschritt in aller Regel deutlich länger dauert als der Reinigungsschrittkönnen während derAbscheidung auch mehrere Batches gereinigt werden. Nach dem Prebakeund der Abkühlungunter die kritische Temperatur wird das zweite Batch, also die zweiteVielzahl von Substraten, entweder in der Schleusenkammer oder inder Transportkammer gelagert, bis das erste Batch, also die ersteVielzahl nach dem Abscheideschritt aus der Schleusenkammer des Abscheidereaktorsherausgeführtworden ist. Die Lagerung in der Transportkammer ist in dem Fallvorteilhaft, wenn ein drittes oder noch weitere Batche zur Reinigungim Prebake-Reaktor vorgesehen sind, während im Abscheide-Reaktordas erste Batch dem Abscheideschritt unterzogen wird.
    [0032] Dievorstehende Überlegungmotiviert ein Ausführungsbeispielder erfindungsgemäßen Reaktoranordnungmit zwei oder mehr zweiten Reaktorkammern zur Durchführung derAbscheidung. Bei diesem Ausführungsbeispielmüssendie gereinigten Batches nicht lange gelagert werden, sondern können gleichzur jeweils nächstenfrei werdenden Abscheidekammer bzw. einer dort vorgesehenen Schleusenkammertransportiert werden. Die parallele Durchführung des Abscheideschrittesin mehreren Abscheidereaktoren ermöglicht eine weitere Effizienzsteigerung.
    [0033] Einweiteres Ausführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Verfahrenssieht vor, dass die erste Substrattemperatur Tred durchkurzzeitiges Bestrahlen je eines Substrates mit einer Lichtquelleeingestellt wird. Auf diese Weise kann das thermische Budget, demdie Substrate ausgesetzt werden, deutlich verringert werden. Weiterhinwerden aufwändige Heizvorrichtungenan der Prebake-Reaktorkammer gespart.Im Unterschied zum Beheizen der gesamten Reaktorkammer wird beidieser Ausführungsformjedes Substrat eines Batches einzeln bestrahlt. Es wird also nurkurzzeitig einer definierten Heizleistung ausgesetzt.
    [0034] Bevorzugtwird dabei je ein Substrat entweder mit einem Lichtblitz oder mitmehreren Lichtblitzen bestrahlt, wobei Anzahl, Frequenzspektrum,Intensitätund Zeitdauer des Lichtblitzes bzw. der Lichtblitze so gewählt sind,dass das Substrat füreine vorbestimmte Zeitspanne auf die erste Substrattemperatur Tred erhitzt wird. Zur Durchführung einerOberflächenreinigungreicht eine Zeitspanne von maximal ca. 10 Sekunden in Wasserstoffatmosphäre bei der erstenSubstrattemperatur.
    [0035] Gemäß einemweiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reaktoranordnung für die Schichtabscheidungauf einer Vielzahl von Substraten angegeben. Die erfindungsgemäße Reaktoranordnungumfasst: – eineerste Reaktorkammer, die zur Durchführung einer Reinigung der Vielzahlvon Substraten ausgebildet ist, – einezweite Reaktorkammer, die zur Abscheidung mindestens je einer Schichtauf der Vielzahl von Substraten ausgebildet ist, – eineerste Heizvorrichtung zum Einstellen der Substrattemperatur derSubstrate in der ersten Reaktorkammer, – einezweite Heizvorrichtung zum Einstellen der Substrattemperatur derSubstrate in der zweiten Reaktorkammer, – eineVorrichtung zum Herstellen einer Gasatmosphäre vorgegebener Zusammensetzungund vorgegebenen Drucks wahlweise in der ersten Reaktorkammer oderin der zweiten Reaktorkammer oder in beiden Reaktorkammern.
    [0036] Weiterhinist eine Steuervorrichtung vorhanden, die mit den Heizvorrichtungenund der Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre verbunden undausgebildet ist, die Heizvorrichtungen und die Vorrichtung zum Herstellender Gasatmosphäreso zu steuern, dass die Substrate während der Reinigung und während einesdanach erfolgenden Transports der gereinigten Substrate vom erstenin den zweiten Reaktor unterbrechungsfrei in einer reduzierendenGasatmosphärebewegt oder gelagert werden, solange die Substrattemperatur über einervom Substratmaterial und dem Material der mindestens einen abzuscheidendenSchicht abhängigenkritischen Temperatur Tc liegt.
    [0037] Dieerfindungsgemäße Reaktoranordnung istzur Durchführungdes Schichtabscheideverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindungausgebildet. Die Steuervorrichtung der erfindungsgemäßen Reaktoranordnungkoordiniert das Zusammenspiel der Heizvorrichtungen und der Vorrichtungzum Herstellen der Gasatmosphärevorgegebener Zusammensetzung und vorgegebenen Drucks. Die Steuerungerfolgt mit der Maßgabe,dass die Substrate während derReinigung und währendeines danach erfolgenden Transports der gereinigten Substrate vomersten in den zweiten Reaktor unterbrechungsfrei in einer reduzierendenGasatmosphärebewegt oder gelagert werden, solange die Substrattemperatur oberhalbder kritischen Temperatur Tc liegt. Vorteileder erfindungsgemäßen Reaktoranordnungergeben sich zum Einen unmittelbar aus der Beschreibung der Vorteiledes erfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0038] Beider erfindungsgemäßen Reaktoranordnungsind die erste und zweite Reaktorkammer von einander getrennt unddienen jeweils der Durchführungklar definierter Verfahrensschritte. So wird die zweite Reaktorkammerzur Schichtabscheidung verwendet, und nicht zur Durchführung einerReinigung der Substrate. Das hat Vorteile im Hinblick auf die Reinheitder Atmosphärebei der Substratreinigung (Prebake) und bei der Schichtabscheidung,sowie auf die Häufigkeitnotwendiger Reinigungsprozeduren der Reaktorkammer selbst. Die Substratreinigungerfolgt typischerweise bei gegenüberder Schichtabscheidung erhöhterTemperatur. Werden Substratreinigung und Schichtabscheidung in einer Kammerdurchgeführt,muss die Temperatur der Kammer zur Reinigung erhöht und später zur Schichtabscheidungwieder verringert werden. Bei der Schichtabscheidung tritt ein Niederschlagauch an den Wandungen der Reaktorkammer auf. Aufgrund der thermischenZyklen in aufeinanderfolgenden Reinigungs- und Abscheideschrittenkann dieser Niederschlag in einer Reaktoranordnung nach dem Standder Technik aufgrund der bei den thermischen Zyklen entstehendenSchichtspannungen im Niederschlag an den Wandungen vor allem während der Hochtemperaturphasenabblättern.So kann die Gasatmosphärewährendder Substratreinigung verunreinigt werden, wodurch die Reinheitder Substratoberflächenbeeinträchtigtwird. Diese Gefahr ist in der erfindungsgemäßen Reaktoranordnung zumindestverringert. Die abgeschiedenen Schichten sind weitestgehend freivon Fremdpartikeln und haben so eine besonders gute Schichtqualität.
    [0039] Inder erfindungsgemäßen Reaktoranordnungkann die zweite Reaktorkammer weiterhin einfacher und seltener gereinigtwerden, weil die Kammer stets auf der gleichen Temperatur gehaltenwerden kann, der Niederschlag an den Wandungen des Reaktors geringerist und aufgrund der konstanten Temperatur keine thermisch erzeugtenSpannungen in der Niederschlagsschicht entstehen, die zum Abblättern führen. Diesermöglichteine längereStandzeit des erfindungsgemäßen Reaktorszwischen notwendigen Reaktor-Reinigungsprozessen, unabhängig davon,ob dies in Form einer in-situ Reinigung oder als externe Reinigungmit Reaktorwechsel erfolgt. Daher hat die erfindungsgemäße Reaktoranordnungeine gegenüberbekannten Anordnungen erhöhteEffizienz.
    [0040] Beieinem Ausführungsbeispielder erfindungsgemäßen Reaktoranordnungweisen die erste Reaktorkammer und die zweite Reaktorkammer je mindestenseine Öffnungfür denDurchtransport der Vielzahl von Substraten auf. Beide Öffnungensind mit Hilfe mindestens eines gas- und vakuumdichten Verschlussesschließbar.Bei diesem Ausführungsbeispielgrenzen die Reaktorkammern zumindest in einem Bereich, der mindestenseine Öffnungenthält, aneinanderan. Diese Anordnung ohne Schleusenkammern ist besonders platzsparend.Sie hat allerdings den Nachteil, dass der Durchsatz an Substratengegenübereiner Anordnung mit Schleusenkammern verringert ist.
    [0041] Einealternative Ausführungsformsieht eine erste Schleusenkammer vor, die mit der ersten Reaktorkammer über einegemeinsame, mit einem dicht schließenden Verschluss schließbaren Öffnung verbundenist.
    [0042] Zusätzlich istin einer weiteren Ausführungsformeine zweite Schleusenkammer vorgesehen, die mit der zweiten Reaktorkammer über einegemeinsame, mit einem dicht schließenden Verschluss schließbaren Öffnung verbundenist.
    [0043] Beidieser Ausführungsformkann vorteilhafter Weise zwischen der ersten Schleusenkammer undder zweiten Schleusenkammer eine Transportkammer vorgesehen sein,die mit diesen durch je eine mit einem dicht schließenden Verschluss schließbare Öffnung verbundenist, wobei in der Transportkammer eine Transportvorrichtung vorgesehenist, die ausgebildet ist, die Vielzahl von Substraten von der erstenin die zweite Schleusenkammer zu transportieren.
    [0044] Beider Transportvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Transportroboterhandeln.
    [0045] Dieerste Heizvorrichtung, die fürdie Einstellung der Temperatur währenddes Wasserstoff-prebakes verwendet wird, ist in einem weiteren Ausführungsbeispielausgebildet, die Gasatmosphärein der ersten Reaktorkammer auf maximal etwa 1000 °C zu erhitzen.
    [0046] Dieerste und zweite Heizvorrichtung sind vorzugsweise so ausgebildetund werden jeweils in geeigneter Weise gesteuert, dass die für das Wasserstoff-Prebake bzw. dasAbscheiden erforderliche Temperatur der Substrate schon während desEinfahrens der Substrate in die erste bzw. zweite Reaktorkammererreicht wird. Auf diese Weise kann die Effizienz des Prozessesweiter erhöhtwerden, weil sofort nach dem Einfahren der Substrate in die jeweiligeReaktorkammer mit der Reinigung bzw. der Abscheidungssequenz begonnenwerden kann.
    [0047] DasErhitzen der Substrate kann wie oben im Zusammenhang eines Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrensschon erläutert,auch allein oder mit Unterstützungeiner kurzzeitigen Bestrahlung der Substrate erfolgen. Hierzu umfasstbei einer Ausführungsformder Reaktoranordnung die erste Heizvorrichtung eine Bestrahlungsvorrichtung, dieausgebildet ist, Strahlungsimpulse einer vorbestimmten Anzahl, einesvorbestimmten Frequenzspektrums, einer vorbestimmten Intensität und einer vorbestimmtenDauer abzugeben, derart, dass ein mit dem Strahlungsimpuls oderden Strahlungsimpulsen unter vorbestimmtem Abstand von der Bestrahlungsvorrichtungbestrahltes Substrat füreine vorbestimmte Zeitspanne auf die erste Substrattemperatur Tred erhitzt wird.
    [0048] Vorzugsweiseist weiterhin eine der ersten Reaktorkammer zugeordnete erste Drucksteuervorrichtungvorgesehen, die ausgebildet ist, den Druck der Gasatmosphäre in derersten Reaktorkammer auf atmosphärischenDruck oder leichten Unterdruck einzustellen und zu halten.
    [0049] Weiterhinweist die erfindungsgemäße Reaktoranordnungin einem anderem Ausführungsbeispieleine Kühlvorrichtungauf, die ausgebildet ist, in der ersten Reaktorkammer eine Temperatursenkung derGasatmosphäreum maximal 40 K/min zu bewirken. Durch derartige schnelle Temperaturwechsel kannder Durchsatz des ersten Reaktors erhöht werden. Eine derartige Kühleinrichtungist nicht erforderlich, wenn das Erhitzen der Substrate allein mitder Bestrahlungsvorrichtung durchgeführt wird. Es ist aber sinnvoll,wenn die Heizvorrichtung zum einen eine Bestrahlungsvorrichtungund zum anderen eine die gesamte Reaktoratmosphäre erfassende Heizung umfasst,wobei mit der Heizung eine „Sockeltemperatur" im Prebake-Reaktoreingestellt wird und die Bestrahlungsvorrichtung von dieser ausgehend dieSubstrate erhitzt.
    [0050] Beieiner besonders bevorzugten Ausführungsformist die Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre zusätzlich mitder ersten Schleusenkammer verbunden und ausgebildet, in der ersten Schleusenkammereine Gasatmosphärevorgegebener Zusammensetzung und vorgegebenen Drucks herzustellen.Weiterhin sind die erste Heizvorrichtung, die Vorrichtung zum Herstellender Gasatmosphäreund die Steuervorrichtung zusätzlichausgebildet, in der ersten Schleusenkammer eine reduzierende Gasatmosphäre auf eineTemperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc einzustellenund zu halten. Die Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre und dieSteuervorrichtung sind weiterhin vorzugsweise ausgebildet, eineultrareine Wasserstoffatmosphäremit einem Restgehalt an oxidierenden Bestandteilen von maximal 1ppb einzustellen und zu halten.
    [0051] Vorzugsweiseist weiterhin die Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre zusätzlich mit derzweiten Schleusenkammer verbunden und ausgebildet, in der zweitenSchleusenkammer eine Gasatmosphärevorgegebener Zusammensetzung und vorgegebenen Drucks herzustellen.Weiterhin sind die zweite Heizvorrichtung, die Vorrichtung zum Herstellender Gasatmosphäreund die Steuervorrichtung zusätzlichausgebildet, eine reduzierende Gasat mosphäre in der zweiten Schleusenkammerauf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc einzustellen und zu halten.
    [0052] Weiterebevorzugte Ausführungsformendes erfindungsgemäßen Verfahrensund der erfindungsgemäßen Reaktoranordnungsind in den Unteransprüchenbeschrieben.
    [0053] Nachfolgendwerden Ausführungsbeispiele derErfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
    [0054] 1 eineschematische und vereinfachte Darstellung einer Reaktoranordnungfür dieNiedertemperatur-Epitaxie in einer Draufsicht,
    [0055] 2 Schnittdarstellungender beiden Reaktoren der Reaktoranordnung der 1 entlangder Linien A-A, A-B und B-B, und
    [0056] 3 einFlussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0057] 4 einetabellarische Darstellung der Verfahrensführung eines zweiten Ausführungsbeispiels, beidem mindestens zwei Batche parallel prozessiert werden
    [0058] Nachfolgendwird ein Ausführungsbeispiel derReaktoranordnung unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 1 zeigteine schematische und vereinfachte Darstellung einer Reaktoranordnung 10 für die Niedertemperatur-Epitaxiein einer Draufsicht. Die Reaktoranordnung 10 enthält folgendeKomponenten: eine Be- und Entladekammer 12 zur Ein- undAusgabe von Kassetten 14 mit Substraten 16, eineTransferkammer 18 mit integriertem Roboterhandler 20,sowie zwei Prozesssystemen 22 und 24, hierin auchals Reaktoren bezeichnet. Der Reaktor 22 dient zur Reinigungder Substrate in Wasserstoff-Atmosphäre. Der Reaktor 24 dientzur Beschichtung der Substrate.
    [0059] Beiden beiden Reaktoren (32, 42) handelt es sicheinmal um einen Niederdruck-CVD-Reaktor (42) für die epitaxielleAbscheidung und zum anderen um einen System (32), welchesbei atmosphärischen Bedingungenoder leichtem Unterdruck die Realisierung einer Wasserstoffbehandlung(Prebake) bei erhöhtenTemperaturen (bis ca. 1000 °C)ermöglicht. DieserReaktor verfügt über eineZwangskühlung undist somit fürschnelle Temperaturwechsel (bis ca. 40 K/min) geeignet.
    [0060] DerAufbau der Reaktoren 22 und 24 ist aus der schematischenund vereinfachten Schnittdarstellung in 2 ersichtlich.Die Schnittdarstellung folgt den Linien A-A, A-B und B-B in 1,wobei die Strecke A-B nicht maßstabsgetreuzur 1 dargestellt ist. Die Reaktoren 22 und 24 weisenjeweils eine Reaktorkammer 220, 240 und eine Schleusenkammer 222, 242 auf.Die Schleusenkammern werden auch als Loadlock-Systeme bezeichnet.Die Schleusenkammern befinden sich jeweils unterhalb des zugeordnetenReaktors. Alle erwähntenKammern sind untereinander und nach außen durch dicht schließende Türen voneinandergetrennt, die in den 1 und 2 durchgepunktete Linien symbolisiert sind.
    [0061] Inden Schleusenkammern sind je ein Lift 224, 244 vorgesehen,mit Hilfe dessen Quarzboote 226, 246 mit einerVielzahl von Substraten 16 zwischen der Reaktorkammer undder ihr zugeordneten Schleusenkammer hin- und hertransportiert werden können. Eskönnenin jeder Kammer auch mehrere Lifte vorgesehen sein, die unabhängig voneinander betriebenwerden können.Die Beladung der Quarzboote 226 und 246 erfolgtjeweils in der Schleusenkammer 222 bzw. 242.
    [0062] DieBe- und Entladekammer 12 und die Transportkammer 18 können mitInertgas gespült werden.Dies ist in 1 der besseren Übersichtlichkeithalber allein fürdie Transportkammer dargestellt, und zwar anhand einer Zuleitung 26 undeines den Gasfluss überdie Zuleitung 26 steuernden Ventils 28. Die Zuführung vonInertgas ist in 1 am oberen Ende des dargestelltenAbschnitts der Zuleitung durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt.Auf die Darstellung der Quellgasbehälter und eine detaillierte Erörterungdes fachüblichenZuleitungssystems wird hier verzichtet. Die Transportkammer unddie Be- und Entladekammersind weiterhin mit Hilfe von Pumpen 30 bzw. 32 evakuierbar.
    [0063] Auchdie Loadlocksysteme 222 und 242 sind über entsprechendeVorrichtungen, die allein in 1 dargestelltsind, mit Inertgas zu spülen.Der Zufluss von Inertgas in die erste Schleusenkammer 222 unterhalbder ersten Reaktorkammer 220 über eine Zuleitung 34 wirdmit Hilfe eines Ventils 36 gesteuert. Der Zufluss von Inertgasin die zweite Schleusenkammer 242 unterhalb der zweitenReaktorkammer 240 übereine Zuleitung 38 wird mit Hilfe eines Ventils 40 gesteuert.
    [0064] DieLoadlocksysteme 222 und 242 enthalten zusätzlich Vorrichtungenzur Spülungmit Wasserstoff. Die Wasserstoffzuführung ist durch Pfeile mit durchgezogenenLinien gekennzeichnet. Der Zufluss von Wasserstoff in die ersteSchleusenkammer 222 überZuleitungen 42 wird mit Hilfe eines Ventils 44 gesteuert.Der Zufluss von Wasserstoff in die zweite Schleusenkammer 222 über Zuleitungen 46 wirdmit Hilfe eines Ventils 48 gesteuert.
    [0065] Weiterhinist der gesteuerte Zufluss von Prozessgasen während der Abscheidung in diezweite Reaktorkammer 240 über geeignete Zuleitungen exemplarischdurch einen Pfeil mit einer Strich-Punkt-Linie sowie eine Zuleitung 50 undein Ventil 52 symbolisiert. Je nach Anzahl der zu verwendendenProzessgase währendder Abscheidung sind selbstverständlichdie erforderliche Anzahl von Ventilen und Zuleitungen vorzusehen.
    [0066] Essei hinzugefügt,dass die im Rahmen dieser Beschreibung gemachten und in den Figurenersichtlichen Angaben zur Anzahl und Anordnung der Ventile nichtden tatsächlichenVerhältnissenentsprechen müssen.Die vorliegende Beschreibung beschränkt sich darauf festzustellen,dass Zuleitungen vorhanden sind und dass der Zufluss mit Hilfe jeweils einesoder mehrerer Ventile gesteuert werden kann. Die Ausbildung, Anordnungund Anzahl der Zuleitungen und Ventile wird nach den technischenNotwendigkeiten mit Hilfe fachüblicherMaßnahmenfestgelegt.
    [0067] AlleKammern sind mit Hilfe von Pumpen 30, 32, 54 und 56 evakuierbar.
    [0068] Darüber hinausermöglichtje ein in die Reaktoren 22, 24 integriertes Kühlsystem,z.B. mittels einer wassergekühltenUmmantelung, das Ausfahren der Substrate aus dem Reaktorkammern 220, 240 beihohen Temperaturen und nachfolgend deren schnelle Abkühlung inden zugeordneten Schleusenkammern 222, 242. DasKühlsystemdes ersten Reaktors 22 ist schematisch anhand eines Blocks 58 dargstellt.Dieser Reaktor verfügt über eineZwangskühlungund ist somit fürschnelle Temperaturwechsel (bis ca. 40 K/min) geeignet. Das Kühlsystemdes zweiten Reaktors 24 ist schematisch anhand eines Blocks 60 dargstellt.
    [0069] Dieerste und zweite Reaktorkammer sowie die erste und zweite Schleusenkammersind jeweils individuell mit entsprechenden Heizvorrichtungen beheizbar.In 1 sind, der schematischen Darstellung geschuldet,Heizsysteme 62 und 64 am ersten bzw. zweiten Reaktor 22, 24 jeweilsnur als Ganzem dargestellt. Jedoch ist ungeachtet dessen jede der viergenannten Kammern mit einer eigenen Heizvorrichtung ausgerüstet. Diesist in 2 dargestellt. Das Heizsystem 62 am erstenReaktor 22 weist eine Heizvorrichtung 620 für die ersteReaktorkammer 220 und eine Heizvorrichtung 622 für die erste Schleusenkammer 222 auf.Das Heizsystem 64 am zweiten Reaktor 24 weisteine Heizvorrichtung 640 für die zweite Reaktorkammer 240 undeine Heizvorrichtung 642 für die zweite Schleusenkammer 242 auf.
    [0070] Inallen vier Kammern, den Schleusenkammern 222, 242 undden Reaktorkammern 220 und 240 sind Temperatursensorenvorgesehen, stellvertretend gekennzeichnet in 1 durchBlöcke 66 und 68 amersten bzw. zweiten Reaktor, sowie weiterhin dargestellt in 2 durchBlöcke 660 inder ersten Reaktorkammer, 662 in der ersten Schleusenkammer, 680 inder zweiten Reaktorkammer und 682 in der zweiten Schleusenkammer.Weiterhin sind in allen Kammern der Reaktoranordnung Drucksensoren vorgesehen,die hier der Einfachheit der Darstellung halber nicht eingezeichnetsind.
    [0071] EineSteuerschaltung 70 ist eingangsseitig mit den Temperatur-und Drucksensoren aller Kammern verbunden. Weiterhin ist sie ausgangsseitigmit den erwähntenVentilen, Pumpen, Heiz- und Kühlvorrichtungenverbunden und steuert deren Betriebszustand.
    [0072] DieBetriebsweise der Steuerschaltung ergibt sich aus der nachfolgendenBeschreibung eines Ausführungsbeispielsdes erfindungsgemäßen Verfahrensanhand des Flussdiagramms der 3.
    [0073] Soweitnachfolgend nicht ausdrücklichanders angegeben, befinden sich alle Kammern unter permanenter Inertgas-Spülung. DerRestgehalt an Feuchte und Sauerstoff wird über entsprechende Messgeräte überwachtund sollte ein Gefällevon Be- und Entladekammer 12 über die Transportkammer 18,die erste Schleusenkammer 222 zur ersten Reaktorkammer 220,bzw. die zweite Schleusenkammer 242 zur zweiten Reaktorkammer 240 hinzu niedrigeren Werten aufweisen.
    [0074] Sofernaktive Transportvorgängedies nicht verhindern, bleiben Türengrundsätzlichgeschlossen.
    [0075] DasVerfahren wird in einem Schritt S10 gestartet. Nach einer externenVorreinigung der Substrate (z.B. Piranha/SC1/HF-dip/SC2/DI) in einem SchrittS12 werden diese in einem Schritt S14 in die Be- und Entladekammer 12 eingebrachtund verbleiben hier unter Inertgas-Spülung bis ein ausreichend niedrigerRestgehalt an Feuchte und Sauerstoff erreicht ist.
    [0076] Anschließend erfolgtin einem Schritt S16 mittels Roboter 20 der Transfer derSubstrate in ein in der ersten Loadlock-Kammer 222 befindlicheProzessboot 226 des Prebake-Systems 22. Fallserforderlich, kann hier übereine wechselnde Abfolge von Abpumpen und Inertgas- oder Wasserstoffspülung einerasche weitere Reduktion der Restgehaltes an Feuchte und Sauerstofferreicht werden.
    [0077] DasanschließendeEinfahren des Prozessbootes 226 in die erste Reaktorkammer 220 geschiehtin einem Schritt S18 ebenfalls unter Inertgas oder Wasserstoff,bei einer Reaktor-Temperatur von 500 bis 750 °C. Die nachfolgende Prebake-Behandlungerfolgt in einem Schritt S20 unter reduzierender Atmosphäre (Wasserstoff)bei Temperaturen ≥ 800 °C.
    [0078] Nachdem Ausfahren des Bootes unter Wasserstoff und wieder bei 500 bis750 °C ineinem Schritt SS22 verbleiben die Substrate in der Schleusenkammer 222 undkühlenhier unter Wasserstoff in einem Schritt S24 auf ca. 200 °C ab.
    [0079] Erstjetzt erfolgt in einem Schritt S26 unter Stickstoff der Transferder Wafer in das Boot 246 in der Loadlock-Kammer 242 unterhalbder CVD-Reaktorkammer 240. Anschließend wird in einem Schritt S28auf Wasserstoffatmosphäreumgeschaltet, die auch währenddes Einfahrens in einem Schritt S32 aufrechterhalten wird. Die Reaktorkammer 240 ist hierbeibereits auf den Bereich der Temperatur der späteren Abscheidung (ca. 550bis 650 °C)eingestellt.
    [0080] Esfolgt in einem Schritt S34 eine CVD-typische Sequenz von Prozessschrittenzur Einstellung der Prozessparameter für die epitaxiale Abscheidung unterSteuerung von Druck, Temperatur und des Flusses der Prozessgasein der Reaktorkammer 240 durch die Steuervorrichtung 70.
    [0081] Nacherfolgter Abscheidung wird der Reaktor 240 in einem SchrittS36 freigespültund der Druck dem der Loadlock-Kammer 242 angeglichen.
    [0082] Andas Ausfahren des Bootes schließtin einem Schritt S40 sich der Rücktransferin die Be- und Entladekammer 12 durch den Roboter 20 an.
    [0083] Nachder Entnahme der Kassetten in einem Schritt S 42 wird der Prozessin einem Schritt S44 abgeschlossen.
    [0084] 4 zeigtein zweites Ausführungsbeispiel deserfindungsgemäßen Verfahrensin einer tabellarischen Darstellung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werdenmindestens zwei Batche parallel verarbeitet. Auf diese Weise kanngegenübersowohl einem Zweikammer-System, in dem stets nur ein Batch verarbeitetwird, als auch gegenübereinem herkömmlichenEinkammer-System eine Verfahrensbeschleunigung und damit eine Erhöhung desWaferdurchsatzes erreicht werden.
    [0085] Inder tabellarischen Darstellung der 4 sind inder linken Spalte alle Schritte S50 – S80 aufgeführt, dieein Batch durchläuft.Diese entsprechen im wesentlichen dem anhand von 3 schonbeschriebenen Verfahrensablauf. In der rechts benachbarten Spalte(„Ort") ist aufgeführt, woder Verfahrensschritt einer jeweiligen Zeile durchgeführt wird.In der nächstenSpalte („Medium") ist die Gasatmosphäre benannt,die währenddes betreffenden Verfahrensschrittes eingestellt ist. In der rechtenSpalte ist die Temperatur genannt, bei der der Verfahrensschrittdurchgeführt.Hierbei kennzeichnet die AbkürzungRT die Raumtemperatur. Ein Pfeil (=>) zwischen zwei Temperaturwerten zeigtan, das die Temperatur währendder Durchführungdes Verfahrensschrittes von dem links vom Pfeil stehenden Temperaturwertauf den rechts vom Pfeil stehenden Temperaturwert geändert wird.
    [0086] Nachfolgendwird das Verfahren dieses Ausführungsbeispielsnäher erläutert. Ineinem Schritt S50 sind die Substrate in der Transferkammer angeordnet.Die Transferkammer wird gespült.Anschließendfindet in einem Schritt S52 ein Transfer eines ersten Batches indie erste Schleusenkammer 222 unterhalb der Prebake-Reaktorkammer 220 statt. NachAbschluss des Transfers wird die Schleusenkammer 222 ineinem Schritt S54 mit Stickstoff gespült und abgepumpt, um eine möglichstreine Atmosphärezu erhalten. Die Schritte S50 – S54werden bei Raumtemperatur durchgeführt. Anschließend wirddas Prozessboot in einem Schritt S56 in die Prebake-Reaktorkammer 220 eingefahren.Dieser Schritt findet unter Stickstoffatmosphäre statt. Die Reaktorkammer 220 wirdauf eine Temperatur von 650 °Cerhitzt. In einem anschließenden SchrittS58 wird die Gasatmosphäreder Prebake-Reaktorkammer durch Wasserstoff ersetzt und die Temperatur auf900 °C erhöht. In einemSchritt S60 findet anschließendbei 900 °Cunter Wasserstoffatmosphäre dasPrebake statt. Danach wird in einem Schritt S62 auf 650 °C heruntergekühlt unddas Boot in einem Schritt S64 in die Schleusenkammer 222 ausgefahrenund hier auf eine Temperatur unterhalb von 200 °C abgekühlt. Anschließend wirddie Schleusenkammer 222 in einem Schritt S66 mit Stickstoffgespült undauf Raumtemperatur abgekühlt.
    [0087] Dervorstehend beschriebene Prozessablauf eines Prebakes wird nachfolgendfür einweiteres Batch wiederholt, währendzeitgleich das erste Batch wie nachfolgend beschrieben weiter prozessiertwird.
    [0088] Daserste Batch wird bei Raumtemperatur in Stickstoffatmosphäre aus derSchleusenkammer 222 des Prebake-Reaktors in die Schleusenkammer 242 desEpitaxie-Reaktors transportiert. Anschließend wird in einem SchrittS70 die Schleusenkammer 242 mit Stickstoff gespült und abgepumpt.In einem nachfolgenden Schritt S72 wird die Schleusenkammer 242 beiRaumtemperatur mit Wasserstoff gespült. In einem nachfolgendenSchritt S74 wird die Temperatur der Schleusenkammer 242 vonRaumtemperatur auf 600 °Cerhöhtund das Prozessboot mit dem ersten Batch in die Reaktorkammer 240 eingefahren. Anschließend findetbei einer Temperatur von etwa 600 °C in der Reaktorkammer 240 derEpitaxie-Prozess statt, wobei Prozessgase in die Reaktorkammer 240 eingeleitetwerden. Nach Abschluss des Epitaxie-Prozesses wird in einem SchrittS78 das Boot in Stickstoffatmosphäre in die Schleusenkammer 242 zurückgefahrenund die Temperatur in der Schleusenkammer wird von 600 °C auf Raumtemperaturzurückgefahren.Abschließendwird das erste Batch zurückin die Transferkammer transportiert.
    [0089] Dader Epitaxie-Prozess im Schritt S76 die längste Zeitspanne in Anspruchnimmt (beispielsweise 2 Stunden), können während des Epitaxie-Prozessesmehrere Batches nacheinander den Prebake-Prozess der Schritte S50 – S66 durchlaufen.Fertig behandelte Batches, die auf die Epitaxie warten, können inder Transferkammer gelagert werden.
    [0090] Mitdem vorstehend beschriebenen Verfahren wurde gegenüber einemEinkammer-System eine Erhöhungdes Waferdurchsatzes von 29,3 Wafer pro Stunde auf 35,3 Wafer proStunde erzielt, wobei jedes Batch 100 Produktwafer enthält.
    权利要求:
    Claims (33)
    [1] Verfahren zur Abscheidung von Schichten auf einerVielzahl von Halbleitersubstraten gleichzeitig, mit den Schritten – Reinigungmindestens je einer Oberflächeder Substrate in einem ersten Reaktor bei einer ersten SubstrattemperaturTred, – Transport der Substrate vomersten in einen zweiten Reaktor, – nachfolgende Abscheidungmindestens je einer Schicht auf den Halbleitersubstraten im zweitenReaktor bei einer zweiten Substrattemperatur Tdep, wobeidie Substrate währendder Reinigung und währenddes Transports vom ersten in den zweiten Reaktor unterbrechungsfreiin einer reduzierenden Gasatmosphäre bewegt oder gelagert werden,solange die Substrattemperatur übereiner vom Substratmaterial und dem Material der mindestens einen abzuscheidendenSchicht abhängigenkritischen Temperatur Tc liegt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Substratewährenddes Transports vom ersten in den zweiten Reaktor aus der reduzierendenGasatmosphäreheraus transportiert werden, nachdem die Substrattemperatur unterhalbdie kritische Temperatur Tc gesunken ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Transportder Substrate vom ersten in den zweiten Reaktor die folgenden Schritteumfasst: – Transportder Substrate aus dem ersten Reaktor in eine erste, Schleusenkammermit einstellbarer Temperatur und Gasatmosphäre bei einer Substrattemperaturoberhalb der kritischen Temperatur Tc – Abkühlen derSubstrate in der ersten Schleusenkammer auf eine Substrattemperaturunterhalb der kritischen Temperatur Tc – Transportder Substrate von der ersten Schleusenkammer in den zweiten Reaktor.
    [4] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die erste Schleusenkammer dem ersten Reaktor zugeordnet istund der Transport der Substrate von der ersten Schleusenkammer inden zweiten Reaktor die folgenden Schritte umfasst: – Transportder Substrate aus der ersten Schleusenkammer in eine zweite, demzweiten Reaktor zugeordnete Schleusenkammer bei einer Substrattemperaturunterhalb der kritischen Temperatur Tc ineiner reduzierenden oder in einer nicht reduzierenden Gasatmosphäre – ErforderlichenfallsUmstellen der Gasatmosphäre inder zweiten Schleusenkammer auf eine reduzierende Gasatmosphäre – Erwärmen derSubstrate auf eine Substrattemperatur oberhalb der kritischen TemperaturTc – Transport der Substrate inden zweiten Reaktor in der reduzierenden Gasatmosphäre.
    [5] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem der Transport der Substrate durch eine Transportkammer mit nichtreduzierender Gasatmosphäreführt.
    [6] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die Gasatmosphäreim zweiten Reaktor beim Einbringen der Substrate eine zum Erwärmen derSubstrate auf die zweite Substrattemperatur Tdep erforderlicheTemperatur hat.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1 und 6, bei dem der ersteund der zweite Reaktor aneinander angrenzend angeordnet sind undvoneinander durch gas und vakuumdichte Verschlüsse getrennt werden können, undbei dem nach dem Reinigungsschritt im ersten Reaktor und vor demSchichtabscheideschritt im zweiten Reaktor die folgenden Schrittedurchgeführt werden: – Abkühlen derSubstrate im ersten Reaktor auf eine Substrattemperatur, die gleichder Abscheidetemperatur Tdep im zweitenReaktor ist, – Umstellender Gasatmosphäreim zweiten Reaktor auf eine reduzierende Gasatmosphäre,– Transportder Substrate in den zweiten Reaktor, – Erforderlichenfalls Umstellender Gasatmosphäre imzweiten Reaktor auf die fürdie Schichtabscheidung benötigteGasatmosphäre.
    [8] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem als reduzierende Gasatmosphäre eineultrareine reduzierende Gasatmosphäre verwendet wird.
    [9] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die reduzierende Gasatmosphäre ausWasserstoff besteht, wobei der Restgehalt an oxidierenden Bestandteilenwie beispielsweise Sauerstoff oder Feuchtigkeit nicht höher als1 ppb ist.
    [10] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem folgende Beziehung zwischen den ersten und zweiten SubstrattemperaturenTred und Tdep undder kritischen Temperatur Tc gilt: 200 °C < Tc < Tdep < Tred < 1000 °C
    [11] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem die Vielzahl von Halbleitersubstraten auf geeigneten Trägern zwischenbeiden Reaktoren in der reduzierenden Gasatmosphäre transportiert werden.
    [12] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dasmit mindestens 25 Substraten gleichzeitig durchgeführt wird.
    [13] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dasmit Siliziumsubstraten durchgeführt wird.
    [14] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem der Abscheideschritt das Abscheiden mindestens einer epitaktischenSchicht umfasst.
    [15] Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, beidem der Abscheideschritt das Abscheiden mindestens einer dielektrischenSchicht umfasst.
    [16] Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem, während eineerste Vielzahl von Substraten dem Abscheideschritt unterzogen wird,gleichzeitig mindestens eine zweite Vielzahl von Substraten demReinigungsschritt unterzogen wird.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die zweite Vielzahlvon Substraten in der Transportkammer gelagert wird, bis der mitder ersten Vielzahl von Substraten durchgeführte Abscheideschritt beendet ist.
    [18] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste SubstrattemperaturTred durch kurzzeitiges Bestrahlen je einesSubstrates mit einer Lichtquelle eingestellt wird.
    [19] Verfahren nach Anspruch 18, bei dem je ein Substratentweder mit einem Lichtblitz oder mit mehreren Lichtblitzen bestrahltwird, wobei Anzahl, Frequenzspektrum, Intensität und Zeitdauer des Lichtblitzesbzw. der Lichtblitze so gewähltsind, dass das Substrat füreine vorbestimmte Zeitspanne auf die erste Substrattemperatur Tred erhitzt wird.
    [20] Reaktoranordnung für die Schichtabscheidung aufeiner Vielzahl von Substraten, mit – einer ersten Reaktorkammer,die zur Durchführung einerReinigung der Vielzahl von Substraten ausgebildet ist, – mindestenseiner zweiten Reaktorkammer, die zur Abscheidung mindestens je einerSchicht auf der Vielzahl von Substraten ausgebildet ist, – einerersten Heizvorrichtung zum Einstellen der Substrattemperatur derSubstrate in der ersten Reaktorkammer, – einer zweiten Heizvorrichtungzum Einstellen der Substrattemperatur der Substrate in der zweitenReaktorkammer, – eineVorrichtung zum Herstellen einer Gasatmosphäre vorgegebener Zusammensetzungund vorgegebenen Drucks wahlweise in der ersten Reaktorkammer oderin der zweiten Reaktorkammer oder in beiden Reaktorkammern, undmit – einerSteuervorrichtung, die mit den Heizvorrichtungen und der Vorrichtungzum Herstellen der Gasatmosphäreverbunden und ausgebildet ist, die Heizvorrichtungen und die VorrichtungHerstellen der Gasatmosphäreso zu steuern, dass die Substrate während der Reinigung und während einesdanach erfolgenden Transports der gereinigten Substrate vom erstenin den zweiten Reaktor unterbrechungsfrei in einer reduzierendenGasatmosphärebewegt oder gelagert werden, solange die Substrattemperatur über einervom Substratmaterial und dem Material der mindestens einen abzuscheidendenSchicht abhängigenkritischen Temperatur Tc liegt.
    [21] Reaktoranordnung nach Anspruch 20, bei der – die ersteReaktorkammer und die zweite Reaktorkammer je mindestens eine Öffnung für den Durchtransportder Vielzahl von Substraten aufweisen, die mit Hilfe mindestenseines gas- und vakuumdichten Verschlusses schließbar ausgebildet sind, undbei der – dieReaktorkammern zumindest in einem Bereich, der die mindestens eine Öffnung enthält, aneinander angrenzen.
    [22] Reaktoranordnung nach Anspruch 20, bei der eineerste Schleusenkammer mit der ersten Reaktorkammer über einegemeinsame, mit einem dicht schließenden Verschluss schließbaren Öffnung verbundenist.
    [23] Reaktoranordnung nach Anspruch 20 oder 22, bei dereine zweite Schleusenkammer mit der zweiten Reaktorkammer über einegemeinsame, mit einem dicht schließenden Verschluss schließbaren Öffnung verbundenist.
    [24] Reaktoranordnung nach Anspruch 20, 22 und 23, beider zwischen der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammereine Transportkammer vorgesehen ist, die mit diesen durch je eine miteinem dicht schließendenVerschluss schließbare Öffnung verbundenist, wobei in der Transportkammer eine Transportvorrichtung vorgesehenist, die ausgebildet ist, die Vielzahl von Substraten von der erstenin die zweite Schleusenkammer zu transportieren.
    [25] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis24, bei der die erste Heizvorrichtung ausgebildet ist, die Gasatmosphäre in derersten Reaktorkammer auf maximal etwa 1000 °C zu erhitzen.
    [26] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis24, bei der die erste Heizvorrichtung eine Bestrahlungsvorrichtungumfasst, die ausgebildet ist, Strahlungsimpulse einer vorbestimmtenAnzahl, eines vorbestimmten Frequenzspektrums, einer vorbestimmtenIntensitätund einer vorbestimmten Dauer abzugeben, derart, dass ein mit demStrahlungsimpuls oder den Strahlungsimpulsen unter vorbestimmtemAbstand von der Bestrahlungsvorrichtung bestrahltes Substrat für eine vorbestimmteZeitspanne auf die erste Substrattemperatur Tred erhitztwird.
    [27] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis26, mit einer der ersten Reaktorkammer zugeordneten ersten Drucksteuervorrichtung,die ausgebildet ist, den Druck der Gasatmosphäre in der ersten Reaktorkammerauf atmosphärischenDruck oder leichten Unterdruck einzustellen und zu halten.
    [28] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis27, bei der die erste Reaktorkammer eine Kühlvorrichtung aufweist, dieausgebildet ist, eine Temperatursenkung der Gasatmosphäre in derersten Reaktorkammer um maximal 40 Kelvin pro Minute zu bewirken.
    [29] Reaktoranordnung nach Anspruch 22, bei der – die Vorrichtungzum Herstellen der Gasatmosphäre zusätzlich mitder ersten Schleusenkammer verbunden und ausgebildet ist, in derersten Schleusenkammer eine Gasatmosphäre vorgegebener Zusammensetzungund vorgegebenen Drucks herzustellen, und bei der – die ersteHeizvorrichtung, die Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre und dieSteuervorrichtung zusätzlichausgebildet sind, eine reduzierende Gasatmosphäre in der ersten Schleusenkammerauf eine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc einzustellen und zu halten.
    [30] Reaktoranordnung nach Anspruch 23, bei der – die Vorrichtungzum Herstellen der Gasatmosphäre zusätzlich mitder zweiten Schleusenkammer verbunden und ausgebildet ist, in derzweiten Schleusenkammer eine Gasatmosphäre vorgegebener Zusammensetzungund vorgegebenen Drucks herzustellen, und bei der – die zweiteHeizvorrichtung, die Vorrichtung zum Herstellen der Gasatmosphäre und dieSteuervorrichtung zusätzlichausgebildet sind, eine reduzierende Gasatmosphäre in der ersten Schleusenkammer aufeine Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur Tc einzustellenund zu halten.
    [31] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis30, bei der beide Reaktorkammern aufrecht stehende Zylinderkörper bilden.
    [32] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis31, bei der die zweite Reaktorkammer vom Typ eines Heißwandreaktorsist, wobei die zweite Heizvorrichtung außerhalb des der Reaktorkammer angeordnetist.
    [33] Reaktoranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis32, mit zwei oder mehr zweiten Reaktorkammern.
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    法律状态:
    2005-12-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-02-11| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: IHP GMBH - INNOVATIONS FOR HIGH PERFORMANCE MI, DE |
    2011-12-03| R016| Response to examination communication|
    2015-12-03| R016| Response to examination communication|
    2015-12-04| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004024207.0A|DE102004024207B4|2004-05-10|2004-05-10|Verfahren und Vorrichtung zur Niedertemperaturepitaxie auf einer Vielzahl von Halbleitersubstraten|DE102004024207.0A| DE102004024207B4|2004-05-10|2004-05-10|Verfahren und Vorrichtung zur Niedertemperaturepitaxie auf einer Vielzahl von Halbleitersubstraten|
    US11/579,276| US8932405B2|2004-05-10|2005-05-10|Apparatus for low-temperature epitaxy on a plurality semiconductor substrates|
    PCT/EP2005/052123| WO2005108643A1|2004-05-10|2005-05-10|Verfahren und vorrichtung zur niedertemperaturepitaxie auf einer vielzahl von halbleitersubstraten|
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