Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CVD REACTOR COMPRISING A SUBSTRATE HOLDER ROTATABLY MOUNTED AND DRIVEN BY A GAS FLOW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/038839
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for depositing layers, particularly crystalline layers, onto substrates. Said device comprises a process chamber (2) arranged in a reactor housing (1) where the floor (3) thereof, comprises at least one substrate holder (6) which is rotatably driven by a gas flow flowing in a feed pipe (5) associated with said floor. Said substrate holder is disposed in a bearing cavity (4) on a gas cushion and held in place thereby. The aim of the invention is to technologically improve the design of a substrate holder which is rotatably mounted in a gas flow, particularly in a linear cross-flowing process chamber. Said bearing cavity (4) is associated with a tray-shaped element (8) arranged below the outflow (7) of the feed pipe (5).

Inventors:
KAEPPELER JOHANNES (DE)
WISCHMEYER FRANK (DE)
BERGE RUNE (SE)
Application Number:
PCT/EP2001/012311
Publication Date:
May 16, 2002
Filing Date:
October 25, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
AIXTRON AG (DE)
KAEPPELER JOHANNES (DE)
WISCHMEYER FRANK (DE)
BERGE RUNE (SE)
International Classes:
C23C16/458; C30B25/10; C30B25/12; C30B25/14; H01L21/205; (IPC1-7): C30B25/10; C30B25/14
Domestic Patent References:
WO1989000212A11989-01-12
WO2000014310A12000-03-16
WO1997031134A11997-08-28
WO1988010324A11988-12-29
WO1998051844A11998-11-19
Foreign References:
EP0748881A11996-12-18
Attorney, Agent or Firm:
Grundmann, Dirk (Corneliusstrasse 45 Wuppertal, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf insbesondere kristallinen Substraten, mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Pro zesskammer (2), deren Boden (3) mindestens einen in einer Lagerausnehmung (4) auf einem Gaspolster getrage nen, durch den das Gaspolster aufrechterhalten, durch eine dem Boden zugeordneten Zuleitung (5) strömenden Gasstrom drehangetrieben Substrathalter (6) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerausnehmung (4) einem über der Austrittsöffnung (7) der Zuleitung (5) angeordneten Tablett (8) zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, dass das Tablett mit einem Dichtwulst (14) auf einer Stufe (15) eines den Boden (3) bildenden Grafitkörpers (16) aufliegt.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, dass der ringförmige Dichtwulst (14) in einer der Stufe (15) zugeordneten Ringnut (17) liegt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch versetzt zu der von der Ringnut (17) umgebenden Austrittsöffnung (7), von dem Dichtwulst (14) umgebende Durchtrittsöffnungen (18) zum Durchtritt des Lagergas stromes in die Lagerausnehmung (4).
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lagergasstrom in der Zuleitung (5) 00234 zur Strömung der Reaktionsgase in der Prozesskammer (2) 00235 gleichgerichtet fließt.
6. 00237.
7. Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner 00238 Schichten auf insbesondere kristallinen Substraten mit 00239 einer im Reaktorgehäuse (1) angeordneten Prozesskammer 00240 (2), deren Boden (3) mindestens einen in einer Lageraus 00241 nehmung (4) auf einen Gaspolster getragenen, durch den 00242 das Gaspolster aufrechterhaltenen, durch eine dem Boden 00243 zugeordneten Zuleitung (5) strömenden Gasstrom drehange 00244 triebenen Substrathalter (6) trägt, dadurch gekennzeich 00245 net, dass der Boden (3) von einem Höhlungsabschnitt 00246 eines ein im Wesentlichen rechteckiges Innenquer 00247 schnittsprofil aufweisenden, insbesondere mehrteiligen 00248 Grafitrohres (20,22,23) gebildet ist, wobei dem er 00249 sten Rohrende (10) ein Gaseinlassorgan (9) für ein oder 00250 mehrere Reaktionsgase zugeordnet ist und das zweite 00251 Rohrende (11) eine Beladeöffnung für die Prozesskammer 00252 (2) ausbildet und wobei vom Gaseinlassorgan (9) ein 00253 ReaktionsgasEinlassrohr (12) bis zur stirnseitigen 00254 Öffnung der Prozesskammer (2) und ein davon getrenntes 00255 Rohr (13) bis zur darunter liegenden Öffnung der Zulei 00256 tung ausgehen.
8. 00258.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen 00259 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn 00260 zeichnet, dass das die Prozesskammer (2) bildende Gra 00261 fitrohr (20,22,23) von einer GraiftschaumManschette 00262 (21) umgeben ist.
10. 00264.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen 00265 den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet 00266 durch vor der Stirnseite des Grafitrohres (20,22,23) 00267 und der GrafitschaumManschette (21) angeordnete Gra 00268 fitscheiben (24,25).
12. Verfahren zum Abscheiden insbesondere von Silicium karbit mittels in die Gasphase gebrachten metallorgani schen Verbindungen in einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Prozesskammer (2), deren Boden (3) minde stens einen in einer Lagerausnehmung (4) auf einem Gaspolster getragenen, durch den das Gaspolster auf rechterhalten, durch eine dem Boden zugeordneten Zulei tung (5) strömenden Gasstrom drehangetrieben Substrat halter (6) trägt, wobei die Lagerausnehmung (4) einem über der Austrittsöffnung (7) der Zuleitung (5) angeord neten Tablett (8) zugeordnet ist, welches zum Beund Entladen der Prozesskammer entnommen wird.
Description:
CVD-Reaktor mit von einem Gasstrom drehqelaqerten und-anqetriebenen Substrathalter Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf insbesondere kristallinen Substraten mit einer in einem Reaktorgehäu- se angeordneten Prozesskammer, deren Boden mindestens einen in einer Lagerausnehmung auf einem Gaspolster getragenen, durch den das Gaspolster aufrechterhalte- nen, durch eine dem Boden zugeordneten Zuleitung strö- menden Gasstrom drehangetriebenen Substrathalter trägt.

Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um beispiels- weise Halbleiterschichten aus der Gasphase über dem Substrat zugeleiteten Reaktionsgasen abzuscheiden.

Dabei wird zumindest der Boden der Prozesskammer aufge- heizt, so dass die Reaktionsgase in der zufolge der Prozesskammerwandaufheizung erwärmten Gasphase sich zersetzen und die Zersetzungsprodukte auf dem Substrat kondensieren. Aus der WO 96/23913 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum epitaktischen Wachstum von Silici- umkarbid bekannt, bei welcher die Prozesskammer von einem Grafitrohr gebildet ist, welches mit Hochfrequenz beheizt wird. Aus dieser Schrift ist es bekannt, das Substrat nicht unmittelbar auf den Prozesskammerboden zu legen, sondern auf eine auf dem Boden liegende Plat- te.

Aus der US 6,039,812 A ist ebenfalls ein CVD-Reaktor zum Abscheiden von Siliciumkarbid vorbekannt. Dort ist der Eingang der Prozesskammer mittels eines Rohres mit einem Gaseinlass-System verbunden.

00035 Einen CVD-Reaktor mit auf einem Gaspolster drehgelager- 00036 ten und von dem Gasstrom drehangetriebenen Substrathal- 00037 ter zeigt die US 4,961,399. Die Prozesskammer ist dort 00038 zylindersymmetrisch um ein Gaseinlassorgan angeordnet.

00039 Dort sind insgesamt fünf drehbare Substrathalter vorge- 00040 sehen.

00041 00042 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Konzept 00043 des auf einem Gasstrom drehgelagerten Substrathalters 00044 technologisch insbesondere in einer lineardurchströmten 00045 Prozesskammer weiterzubilden.

00046 00047 Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 00048 angegebene Erfindung.

00049 00050 Der Anspruch 1 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, 00051 dass die Lagerausausnehmung einem über der Austrittsöff- 00052 nung der Zuleitung angeordneten Tablett zugeordnet ist.

00053 Dieses Tablett kann bei einem tunnelförmigen, linear- 00054 durchströmten Reaktor einseitig, insbesondere durch die 00055 stromabwärtige Öffnung der Prozesskammer entnommen 00056 werden, um das Substrat auf dem Substrathalter zu wech- 00057 seln. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung 00058 ist vorgesehen, dass das Tablett mit einem Ringwulst 00059 ausgestattet ist. Dieser Ringwulst weist nach unten.

00060 Innerhalb des vom Ringwulst umgebenen Bereiches sind 00061 bevorzugt Durchtrittsöffnungen vorgesehen, durch welche 00062 das Gas, welches den Substrathalter trägt und drehan- 00063 treibt, strömen kann. Bevorzugt liegt dieser Ringwulst 00064 in einer einer Stufe des Prozesskammerbodens zugeordne- 00065 ten Ringnut. Hierdurch ist eine Selbstzentrierung und 00066 Halterung des Tabletts in der Stufe des Prozesskammerbo- 00067 dens gewährleistet. Der bevorzugt scharfkantig zulaufen- 00068 de Ringwulst liegt dichtend auf dem Grund der Ringnut 00069 auf, so dass sich zwischen der Oberfläche der Stufe und 00070 der Unterseite des Tabletts ein abgeschlossenes Volumen 00071 ausbildet, in welches die Öffnung der Zuleitung mündet.

00072 Dieses Volumen dient zur Gasverteilung des durch die 00073 Öffnung strömenden Gasstroms auf eine Vielzahl von 00074 Durchtrittsöffnungen, die in bekannter Weise in Spiral- 00075 nuten des Bodens der Lagerausnehmung munden, um so den 00076 Substrathalter zu lagern und drehanzutreiben. Die Zulei- 00077 tung verläuft bevorzugt innerhalb eines den Boden aus- 00078 bildenden Grafitkörpers. Die Zuleitung beginnt bevor- 00079 zugt unterhalb der stromaufwärtigen Prozesskammeröf- 00080 fnung, so dass zwei Öffnungen übereinander angeordnet 00081 sind, an welche Gaseinlassrohre anschließbar sind, um 00082 die Reaktionsgase in die Prozesskammer bzw. ein Inert- 00083 gas der Zuleitung zuzuführen. Diese beiden Rohrleitun- 00084 gen verlaufen parallel zueinander und entspringen einem 00085 gemeinsamen Gaseinlassorgan.

00086 00087 Eine eigenständige erfinderische Weiterbildung der 00088 gattungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Boden 00089 von einem Höhlungsabschnitt eines, ein im Wesentlichen 00090 rechteckiges Innenquerschnittsprofil aufweisenden, 00091 insbesondere mehrteiligen Grafitrohr gebildet ist, 00092 wobei dem ersten Rohrende ein Gaseinlassorgan für ein 00093 oder mehrere Reaktionsgase zugeordnet ist und das zwei- 00094 te Rohrende eine Beladeöffnung für die Prozesskammer 00095 ausbildet, und wobei vom Gaseinlassorgan ein Reaktions- 00096 gaseinlassrohr bis zur stirnseitigen Öffnung der Pro- 00097 zesskammer und ein davon getrenntes Rohr bis zur darun- 00098 ter liegenden Öffnung der Zuleitung ausgehen.

00099 00100 Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abschei- 00101 den insbesondere von Siliciumkarbid mittels in die 00102 Gasphase gebrachter metallorganischer Verbindungen.

00103 Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in der Pro- 00104 zesskammer ein Tablett angeordent ist. Dieses ist zum

Be-und Entladen der Prozesskammer mit den Substraten entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen CVD-Reak- tor, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bodens der Prozesskammer im Bereich deren stromabwärtigen Ende und Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinien III-III in den Figuren 1 und 2.

Das Ausführungsbeispiel betrifft einen CVD-Reaktor zum Abscheiden von Siliciumkarbidschichten, wie er grund- sätzlich aus der US 6,039,812 bzw. der WO 96/23913 vorbekannt ist. Der Reaktor besitzt ein Reaktorgehäuse 1, welches als Quarzrohr ausgebildet ist. Um dieses Quarzrohr befindet sich eine nicht dargestellte HF-Spu- le, um die Prozesskammer aufzuheizen. Die Prozesskammer 2 liegt innerhalb des Reaktorgehäuses und besteht aus einem mehrteiligen Grafitrohr. Das Grafitrohr besitzt einen Boden 3, welches von einem Grafitkörper 20 gebil- det ist. Die oberhalb des Bodens 3 angeordnete Pro- zesskammer 2 wird seitlich durch zwei Wände 22 be- grenzt, auf denen eine Decke 23 liegt. Um das Gra- fitrohr 20,22,23 befindet sich eine Grafitschaum-Man- schette 21. An den beiden Stirnseiten der Grafitkörper 20,22,23 befinden sich Scheiben 24,25, die aus massi- vem Grafit bestehen.

Die am stromaufwärtigen Ende 10 angeordnete Stirnöff- nung der Prozesskammer 2 ist mittels eines Reaktionsgas- einlassrohres 12 mit einem Gaseinlassorgan 9 verbunden.

Durch dieses Reaktionsgaseinlassrohr 12 strömen die Reaktionsgase in die Prozesskammer 2.

Unterhalb des Reaktionsgaseinlassrohres 12 befindet sich ein Rohr 13, durch welches ein Inertgas geleitet wird. Dieses Rohr 13 mündet in eine Öffnung einer im Prozesskammerboden 3 verlaufende Zuleitung 5. Die Zulei- tung 5 mündet in den Boden einer stromabwärtigen Stufe 15 des Prozesskammerbodens 3.

Auf der Stufe 15 ist ein Tablett 8 angeordnet. Die Stufe 15 bildet eine die Austrittsöffnung 7 der Zulei- tung 5 umgebende Ringnut 17. Auf dem Grund der Ringnut 17 stützt sich ein Ringwulst 14 ab, der zur Unterseite des Tabletts 8 gehört und scharfkantig zuläuft. Zusam- men mit der Ringnut 17 bildet dieser Wulst 14 ein abge- schlossenes Volumen, welches eine Gasverteilkammer 27 ist. Aus dieser Gasverteilkammer 27 gehen Durchtrittsöf- fnungen 18 in eine Lagerausnehmung 4 des Tabletts 8.

Die Durchtrittsöffnungen 18 münden dort in nicht darge- stellte Spiralnuten, die in den Boden der Lagerausnehm- ung 4 eingearbeitet sind.

In der Lagerausnehmung 4 liegt ein kreisscheibenförmi- ger Substrathalter 6 ein. Der durch die Durchtrittsöf- fnungen 8 austretende Gasstrom hebt in bekannter Weise den Substrathalter 6 an. Zufolge der spiralartigen Orientierung der Nuten wird der Substrathalter 6 von dem Gasstrom nicht nur gelagert, sondern auch drehange- trieben. Auf dem Substrathalter 6 liegt das nicht darge- stellte, zu beschichtende Substrat auf. Es kann von einem Siliciumkarbid-Ring 26 umgeben sein.

00174 Das Tablett 8 besitzt einen Fortsatz, welcher aus dem 00175 stromabwärtigen Ende 11 der Prozesskammer 2 herausragt.

00176 Dieser Fortsatz besitzt eine Werkzeugangriffsöffnung 00177 19, an welcher ein Werkzeug ansetzen kann, um dass 00178 Tablett 8 aus der Prozesskammer 2 herauszunehmen. Hier- 00179 zu muss das Tablett 8 zunächst angehoben werden, damit 00180 der Ringwulst 14 aus der Nut 17 gelangt. Dann kann das 00181 Tablett 8 mit samt dem darauf liegenden Substrathalter 00182 6 aus der Prozesskammer 2 herausgenommen werden.

00183 00184 Die Grafitkörper der Prozesskammer können mit Silicium- 00185 karbid oder Tantalkarbid beschichtet sein.

00186 00187 Die Gasströmung in den beiden Rohrleitungen 12,13 00188 erfolgt parallel. Dementsprechend ist auch die Reakti- 00189 onsgasströmung in der Prozesskammer 2 parallel gerich- 00190 tet zu Strömung des Inertgases in der Zuleitung 5.

00191 00192 Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe- 00193 sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit 00194 auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten 00195 Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll- 00196 inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale 00197 dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung 00198 mit aufzunehmen.