DE3923188C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten auf einem Substrat, in der man ein erstes Gas und ein zweites Gas miteinander reagieren läßt, umfassend einen Behälter, der eine Reaktionskammer in seinem Innenraum bildet; einen Substrathalter, der das Substrat in der Reaktionskammer hält; eine Plasmaerzeugungseinrichtung, die an die Reaktionskammer angrenzend ausgebildet ist und ein Plasma eines ersten Gases erzeugt; einen ersten Gaseinlaß, der in der Trennwand zwischen der Plasmaerzeugungseinrichtung und der Reaktionskammer vorgesehen ist; einen zweiten Gaseinlaß, der in der Nähe des ersten Gaseinlasses vorgesehen ist; eine erste Gaszuführungseinrichtung, um das Gas in die Plasmaerzeugungseinrichtung einzuleiten und das durch ein Plasma in der Plasmaerzeugungskammer aktivierte Gas über den ersten Gaseinlaß in die Reaktionskammer einzuleiten; eine zweite Gaszuführungseinrichtung, um ein zweites Gas durch den zweiten Gaseinlaß in die Reaktionskammer einzuleiten; und eine Evakuierungseinrichtung, um die Gase aus der Reaktionskammer abzuziehen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 47 24 159 bekannt. Dabei wird das Reaktionsgas in einem Resonator ionisiert und eingeschnürt. Anschließend läßt man dieses Reaktionsgas dann in die Reaktionskammer eintreten, wo es sich mit dem Materialgas vermischen soll, bevor das jeweilige Substrat mit dem Gasgemisch behandelt wird.

Bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 47 24 159 erfolgt aber die Zuführung des aktivierten Reaktionsgases nur lokal im zentralen Bereich der Reaktionskammer, während das Materialgas aus einer Vielzahl von Düsen in die Reaktionskammer zugeführt wird. Dadurch kann eine gleichmäßige Vermischung nicht stattfinden, mit der Folge, daß auch keine gleichmäßige Abscheidung von Schichten auf dem jeweiligen Substrat gewährleistet werden kann. Dies ist insbesondere bei großen Substraten der Fall, bei denen gleichmäßige Dünnschichten innerhalb möglichst kurzer Zeit auf einer großen Fläche hergestellt werden müssen.

In der US-PS 47 24 159 ist zwar eine Homogenisierungseinrichtung erwähnt, die in Strömungsrichtung hinter dem Resonanzraum vorgesehen sein soll, um das bereits aktivierte Reaktionsgas gleichmäßig einzuleiten. Dadurch sind aber zwangsläufig lange Zuführungswege für das aktivierte Reaktionsgas erforderlich, was zur Folge hat, daß die Aktivität bzw. Reaktionsfähigkeit des Reaktionsgases erheblich verschlechtert wird.

Eine ähnliche Vorrichtung zur Abscheidung von Schichten auf einem Substrat ist aus der US-PS 46 75 089 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung werden ein Materialgas sowie ein Reaktionsgas über zwei separate Leitungen zugeführt. Eine Hochfrequenz-Plasmaerzeugungseinrichtung ist im Bereich des zu beschichtenden Substrates vorgesehen, um das Reaktionsgas zu aktivieren. Während in dieser Druckschrift Einzelheiten über geeignete Temperaturen, Werte für den Strömungsdurchsatz sowie den Betrieb der Plasmaerzeugungseinrichtung angegeben sind, ist die Problematik einer besonders homogenen Durchmischung von Materialgas und Reaktionsgas nicht näher erörtert, was aber insbesondere für die Beschichtung von großflächigen Substraten mit homogenen Dünnschichten problematisch ist. Aus der schematischen Anordnung in der Zeichnung dieser Druckschrift lassen sich keine Angaben für eine besonders homogene Durchmischung entnehmen.

Aus der DE 34 07 643 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten bekannt, wobei das Reaktionsgas über eine erste Zuleitung zugeführt und dann durch Mikrowellenanregung aktiviert wird. Das aktivierte Reaktionsgas kann sich dann mit einem separat zugeführten Materialgas vermischen, bevor diese beiden Gase am Ausgang abgesaugt werden und auf ihrem Weg durch die Reaktionskammer eine Schicht auf dem dazwischenliegenden Substrat abscheiden. Einzelheiten dieser Druckschrift befassen sich mit der Herstellung einer amorphen Siliziumschicht unter Verwendung von bestimmten Ausgangsmaterialien und Arbeitstemperaturen, jedoch ist die Problematik der besonders homogenen Durchmischung von Gasen in dieser Druckschrift nicht näher berücksichtigt.

Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten von der Bauart, die mit chemischer Dampfabscheidung arbeitet, die auf einer Plasmaerzeugung beruht. Eine solche Vorrichtung hat eine Reaktionskammer 3, wobei eine Heizplatte 2 im Zentrum der Reaktionskammer 3 angeordnet ist. Ferner hat diese Vorrichtung einen Zuführungsbereich 4 für ein Materialgas und einen Zuführungsbereich 7 für aktiviertes Gas, die auf einer Seite der Reaktionskammer 3 vorgesehen sind.

Der Zuführungsbereich 4 für das Materialgas ist in der Lage, in die Reaktionskammer 3 ein Materialgas G1 einzuleiten, wel­ ches Komponenten der auf der Oberfläche eines Substrates 1 aus­ zubildenden Dünnschicht enthält. Wenn beispielsweise eine Dünn­ schicht aus einer Siliziumverbindung herzustellen ist, wird ein Silangas als Materialgas G1 verwendet.

Der Zuführungsbereich 7 für aktiviertes Gas ist dafür ausgelegt, daß er in die Reaktionskammer 3 ein Reaktionsgas G2, wie bei­ spielsweise N₂ oder O₂ oder dergleichen, einleitet, das durch ein Plasma aktiviert ist. Ein Plasmaerzeugungsbereich 5 ist mit dem Zuführungsbereich 7 für aktiviertes Gas über eine Zu­ führungsleitung 6 für aktiviertes Gas verbunden. An die Reak­ tionskammer 3 ist weiterhin ein Absaug- oder Evakuierungsbereich 8 angeschlossen.

Nachstehend wird der Betrieb einer derartigen Vorrichtung unter der Annahme beschrieben, daß eine Nitridschicht als Dünnschicht auszubilden ist. Zunächst werden Substrate 1 auf einer Heiz­ platte 2 angeordnet. Die Heizplatte 2 wird mit Energie ver­ sorgt, um Wärme zu erzeugen und dadurch die Substrate 1 auf eine Temperatur von beispielsweise 300°C aufzuheizen. Inzwi­ schen wird N₂-Gas als Reaktionsgas G2 dem Plasmaerzeugungs­ bereich 5 zugeführt. Das Reaktionsgas G2 wird durch das Plasma aktiviert und dann über die Zuführungsleitung 6 und den Zufüh­ rungsbereich 7 für aktiviertes Gas in die Reaktionskammer 3 eingeleitet.

Zur gleichen Zeit wird Silangas als Materialgas G1 über den Zuführungsbereich 4 für Materialgas in die Reaktionskammer 3 eingeleitet. In der Reaktionskammer 3 läßt man das Material­ gas G1 und das Reaktionsgas G2 reagieren, um eine Dünnschicht aus Siliziumnitrid auf den Oberflächen der Substrate 1 auszu­ bilden. Die Gase in der Reaktionskammer 3 werden über den Eva­ kuierungsbereich 8 abgezogen, so daß ein im wesentlichen kon­ stanter Druck von beispielsweise 0,13 mbar in der Reaktions­ kammer 3 aufrechterhalten wird.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung treten jedoch folgende Prob­ leme auf. Da nämlich das Reaktionsgas G2, das von dem Plasma in dem Plasmaerzeugungsbereich 5 aktiviert worden ist, über eine lange Strecke durch die Zuführungsleitung 6 zur Reaktions­ kammer 3 strömt, wird die Aktivität bzw. die Reaktionsfähig­ keit, die das Reaktionsgas G2 besitzt, während dieses Strö­ mungsvorganges des Gases erheblich verschlechtert. Außerdem ist es dabei schwierig, die Reaktionskammer 3 in gleichförmi­ ger Weise mit dem Reaktionsgas G2 zu versorgen, welches vom Plasmaerzeugungsbereich 5 über die Zuführungsleitung 6 für aktiviertes Gas eingeleitet wird und das durch den Zuführungs­ bereich 7 in die Reaktionskammer 3 eintritt. Aus diesen Grün­ den ist die herkömmliche Vorrichtung nicht in der Lage, den Anforderungen hinsichtlich einer raschen Bildung von gleich­ mäßigen Dünnschichten über eine große Fläche zu genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten auf einem Substrat anzugeben, die in der Lage ist, derartige Dünnschichten in besonders gleichmäßiger Weise und mit geringfügigem Zeitaufwand herzustellen, auch wenn die jeweiligen Substrate eine große Fläche haben.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die erste Gaszuführungseinrichtung einen ersten Strömungsberuhigungsbereich aufweist, der sich über die Breite der Reaktionskammer in einer vorgegebenen Richtung erstreckt und der eine laminare Strömung vor dem Eintritt in die Reaktionskammer erzeugt; daß der Generator für die Plasmaerzeugungseinrichtung räumlich getrennt von der Plasmaerzeugungseinrichtung, von den Gaszuführungseinrichtungen und von der Reaktionskammer angeordnet ist, so daß keine Mikrowellen in die Reaktionskammer eintreten können; daß die zweite Gaszuführungseinrichtung einen zweiten Strömungsberuhigungsbereich aufweist, der sich über die Breite der Reaktionskammer in der vorgegebenen Richtung erstreckt und der eine laminare Strömung vor dem Eintritt in die Reaktionskammer erzeugt; und daß das erste Gas nach seiner Strömungsberuhigung durch das Plasma aktiviert und anschließend durch den ersten Gaseinlaß schräg zur Strömungsrichtung des zweiten Gases aus dem zweiten Gaseinlaß in die Reaktionskammer eingeleitet wird, wobei die beiden Gaseinlässe eine Ausdehnung in der vorgegebenen Richtung über die Breite der Reaktionskammer haben, so daß im Eintrittsbereich der Reaktionskammer eine homogene Durchmischung der beiden Gase vor der Behandlung des Substrates erfolgt.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Plasmaerzeugungseinrichtung folgendes aufweist: einen Mikrowellen-Hohlleiter zur Einleitung von Mikrowellen und mit einem Mikrowellen-Ausgangsende, das eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung hat; einen Mikrowellen- Resonator, der an das Ausgangsende des Mikrowellen-Hohlleiters angeschlossen ist und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung hat; einen Wandbereich aus einem leitenden Material, der die den Resonator überlappende Plasmaerzeugungseinrichtung bildet und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung hat; und ein Trennwandelement, das einen Übergang zwischen dem Resonator und der Plasmaerzeugungskammer bildet und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung hat, wobei das Trennwandelement die Mikrowellen hindurchläßt.

Bei einer speziellen Ausführungssform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der erste Gaseinlaß in dem Wandbereich aus leitendem Material ausgebildet ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Trennwandelement aus einem dielektrischen Material besteht, insbesondere senkrecht zu dem elektrischen Feld angeordnet ist, das von den Mikrowellen in dem Resonator erzeugt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Heizeinrichtung zum Beheizen des von dem Substrathalter gehaltenen Substrates vorgesehen ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, um den Substrathalter zu bewegen. Diese Antriebseinrichtung weist zweckmäßigerweise einen Antriebsmotor auf, der den Substrathalter in der vorgegebenen Richtung bewegt.

Zweckmäßigerweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß eine Stromversorgung das Substrat auf dem Substrathalter auf einem einstellbaren elektrischen Potentialpegel hält.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnun­ gen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungs­ form einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschich­ ten;

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; und in

Fig. 3 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Behäl­ ter 11 bildet dabei in Fig. 1 eine Reaktionskammer 13, in des­ sen unterem mittleren Bereich ein Substrathalter 12 vorgesehen ist. Der Substrathalter 12 ist so ausgelegt, daß er ein zu behandelndes Substrat 1 hält. Der Substrathalter 12 ist mit einer nicht dargestellten Heizeinrichtung versehen, so daß er das Substrat 1 auf eine vorgegebene Temperatur aufheizen kann. Eine Gleichstrom-Versorgung 14, die außerhalb der Reaktions­ kammer 13 installiert ist, ist mit dem Substrathalter 12 ver­ bunden, um das Substrat 1 auf einem vorgegebenen elektrischen Potential zu halten.

Ein Mikrowellen-Hohlleiter 15 ist an einen oberen Bereich des Behälters 11 angeschlossen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat der Mikrowellen-Hohlleiter 15 ein Ausgangsende, das sich gerad­ linig innerhalb einer horizontalen Ebene erstreckt, die in Fig. 2 mit einem Doppelpfeil A angedeutet ist. Das ausgedehnte Ausgangsende des Mikrowellen-Hohlleiters 15 ist über einen Koppler 16 an einen Resonator 17 angeschlossen. Der Resonator 17 hat eine Breite, die der Breite des Ausgangsendes des als Rohr ausgebildeten Mikrowellen-Hohlleiters 15 entspricht, so daß er sich in Richtung des Doppelpfeiles A ausdehnt.

Der Koppler 16 ermöglicht eine Mikrowellen-Kopplung zwischen dem Mikrowellen-Hohlleiter 15 und dem Resonator 17. Es ist möglich, eine gleichmäßige Verteilung eines elektromagneti­ schen Feldes innerhalb des Resonators 17 in den Richtungen des Doppelpfeiles A zu erhalten, indem man die Verteilung von Öff­ nungen in dem Koppler 16 in den beiden Richtungen des Doppel­ pfeiles A einstellt.

Ein längliches Trennwandelement 18, das sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A erstreckt, ist am Boden des Resonators 17 vorgesehen. Das Trennwandelement 18 bildet ein Übertragungs­ fenster für Mikrowellen. Das Trennwandelement 18 besteht aus einem dielektrischen Material. Ein Wandbereich 19 ist unter dem Resonator 17 so ausgebildet, daß er dem Trennwandelement 18 gegenüberliegt. Zwischen dem Wandbereich 19 und dem Resona­ tor 17 ist eine längliche Plasmaerzeugungskammer 20 ausgebil­ det, die sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A erstreckt.

Der Wandbereich 19 besteht aus einem Material, das eine höhere Leitfähigkeit als ein Plasma besitzt. Ein Reaktionsgaseinlaß 21 in Form eines Siebes ist im Wandbereich 19 ausgebildet, so daß es sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A erstreckt und schrägt nach unten gerichtet ist. In dem Wandbereich 19 ist ein Schlitz ausgebildet, der sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A erstreckt.

Ein Strömungsberuhigungsbereich 22 für Reaktionsgas ist über den Schlitz mit der Plasmaerzeugungskammer 20 verbunden. Der Strömungsberuhigungsbereich 22 für Reaktionsgas hat eine läng­ liche Form und erstreckt sich, ebenso wie die Plasmaerzeugungs­ kammer 20, in den Richtungen des Doppelpfeiles A. Eine Reak­ tionsgas-Zuführungsleitung 23 ist an den Strömungsberuhigungs­ bereich 22 für Reaktionsgas angeschlossen.

Ein länglich ausgebildeter Strömungsberuhigungsbereich 24 für Materialgas erstreckt sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A und ist unter dem Wandbereich 19 vorgesehen. Ein Materialgas­ einlaß 25 in Form einer horizontalen Reihe einer Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen oder eines kontinuierlichen lang­ gestreckten Schlitzes erstreckt sich in den Richtungen des Doppelpfeiles A und ist in der Wand des Strömungsberuhigungs­ bereiches 24 für Materialgas ausgebildet. Eine Materialgas- Zuführungsleitung 26 ist an den Strömungsberuhigungsbereich 24 für Materialgas angeschlossen. Weiterhin ist ein Absaug- oder Evakuierungsbereich 27 in der Reaktionskammer 13 vorgesehen, um die jeweiligen Gase aus der Reaktionskammer 13 abzusaugen.

Ein nicht dargestellter Mikrowellengenerator ist an den Mikro­ wellen-Hohlleiter 15 angeschlossen. Ferner sind eine Zuführungs­ einrichtung für Reaktionsgas und eine Zuführungseinrichtung für Materialgas, die in der Zeichnung beide weggelassen sind, an die Reaktionsgas-Zuführungsleitung 23 bzw. die Materialgas- Zuführungsleitung 26 angeschlossen.

Nachstehend wird im einzelnen erläutert, wie mit der vorste­ hend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung Dünnschichten hergestellt werden.

Ein Substrat 1 wird auf dem Substrathalter 12 angeordnet und dann mit einer nicht dargestellten, im Substrathalter 12 ein­ gebauten Heizeinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur er­ hitzt. Anschließend werden Mikrowellen, die von einem nicht dargestellten Mikrowellengenerator erzeugt werden, über den Mikrowellen-Hohlleiter 15 in den Resonator 17 geleitet.

Es wird angenommen, daß der Koppler 16 vorher so eingestellt worden ist, daß sich eine gleichförmige oder homogene Vertei­ lung des elektromagnetischen Feldes in den Richtungen des Dop­ pelpfeiles A innerhalb des Resonators 17 ausbildet. In diesem Zustand werden die Mikrowellen, die ein elektrisches Feld senk­ recht zum Trennwandelement 18 am Boden des Resonators 17 haben, durch das Trennwandelement 18 übertragen bzw. hindurchgelas­ sen und treten somit vom Resonator 17 aus in die Plasmaerzeu­ gungskammer 20 ein.

Andererseits wird ein Reaktionsgas G2 von einer nicht dargestell­ ten Reaktionsgas-Zuführungseinrichtung durch die Zuführungs­ leitung 23 in den Strömungsberuhigungsbereich 22 eingeleitet. Das Reaktionsgas G2 wird in den Richtungen des Doppelpfeiles A im Strömungsberuhigungsbereich 22 gleichmäßig verteilt und ausgebreitet und durch den Schlitz in dem Wandbereich 19 in die Plasmaerzeugungskammer 20 eingeleitet.

Das in die Plasmaerzeugungskammer 20 eingeleitete Reaktions­ gas G2 wird durch die Mikrowellen, die durch das Trennwand­ element 18 hindurchgehen, in einen Plasmazustand gebracht, so daß in der Plasmaerzeugungskammer 20 ein ausgedehntes Plasma gebildet wird, welches sich in den Richtungen des Doppelpfei­ les A ausdehnt.

Das Reaktionsgas G2, welches durch den Strömungsberuhigungs­ bereich 22 hindurch kontinuierlich in die Plasmaerzeugungskam­ mer 20 eingeleitet wird, wird durch das Plasma aktiviert und dann durch den Reaktionsgaseinlaß 21 in die Reaktionskammer 13 eingeleitet. Die Mikrowellen, welche die Plasmaerzeugungs­ kammer 20 vom Resonator 17 aus durch das Trennwandelement 18 erreichen, können nicht durch den Reaktionsgaseinlaß 21 in dem Wandbereich 19 hindurchgehen, der aus einem leitenden Material besteht, und somit können sie auch nicht den Innenraum der Reaktionskammer 13 erreichen.

Das Materialgas G1 wird aus einer nicht dargestellten Material­ gas-Zuführungseinrichtung durch die Zuführungsleitung 26 in den Strömungsberuhigungsbereich 24 eingeleitet. Das Material­ gas G1 wird dann im Strömungsberuhigungsbereich 22 gleichmäßig in den Richtungen des Doppelpfeiles A verteilt und dann durch den Materialgaseinlaß 25 in die Reaktionskammer 13 ein­ geleitet.

Das Reaktionsgas G2 und das Materialgas G1, die auf diese Wei­ se in die Reaktionskammer 13 gelangt sind, können dann mitein­ ander in einem Bereich in der Nähe der Oberfläche des Halblei­ tersubstrates 1 reagieren, das man auf eine vorgegebene Tempe­ ratur aufgeheizt hat, so daß sich eine Dünnschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1 bildet.

Die Gase in der Reaktionskammer 13 werden dann durch den Eva­ kuierungsbereich 27 nach außen abgezogen, so daß der Druck in der Reaktionskammer 13 auf einem Pegel von beispielsweise 0,13 mbar gehalten wird.

Das Materialgas G1 und das Reaktionsgas G2 werden in Abhängigkeit von der Art der herzustellenden Dünnschicht ausgewählt. Wenn beispielsweise eine Siliziumnitridschicht herzustellen ist, werden Silangas bzw. N₂-Gas verwendet für das Materialgas G1 und das Reaktionsgas G2.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, braucht das durch das Plasma aktivierte Reaktionsgas G2 nur eine kurze Strecke zu dem Bereich in der Nähe des zu behandelnden Substra­ tes zu strömen, so daß bei dem Reaktionsgas G2 nur ein äußerst geringer Verlust der Aktivität bzw. der Reaktionsfähigkeit auf­ treten kann. Da außerdem das Reaktionsgas G2 in gleichmäßiger Weise in den Richtungen des Doppelpfeiles A ausgebreitet und verteilt wird, bevor es dem zu behandelnden Substrat zugeführt wird, ist es möglich, eine Dünnschicht über eine große Fläche rasch und gleichmäßig herzustellen.

Es wird dafür gesorgt, daß die Reaktionsprodukte, die als Fol­ ge der Reaktion zwischen dem Materialgas G1 und dem Reaktions­ gas G2 erzeugt werden, in der gasförmigen Phase in der Reaktionskammer 13 miteinander kollidieren. Wenn das Substrat 1 mit einem negativen Potential von der Gleichstrom-Versorgung 14 vorgespannt ist, werden die positiv geladenen Teilchen aus der Plasmaerzeugungskammer 20 abgezogen und beschleunigt, so daß eine starke Kollision mit dem Substrat 1 erfolgt, die durch das um das Substrat 1 gebildete elektrische Feld her­ vorgerufen wird. Somit ist es möglich, eine Dünnschicht mit einer feinen Struktur und einem starken Haftvermögen an der Oberfläche des Substrates 1 zu bilden.

Die Vorrichtung kann - obwohl nicht eigens dargestellt - eine Antriebseinrichtung aufweisen, beispielsweise in Form eines eingebauten Antriebsmotors, um den Substrathalter 12 in den Richtungen des Doppelpfeiles A anzutreiben. Eine solche An­ triebseinrichtung ermöglicht es, das Substrat 1 zusammen mit dem Substrathalter während der Herstellung der Dünnschicht zu bewegen, um auf diese Weise die Effizienz bei der Schichten­ bildung über eine große Fläche zu verbessern.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Dünnschichten auf einem Substrat, in der man ein erstes Gas und ein zweites Gas miteinander reagieren läßt, umfassend:

• - einen Behälter (11), der eine Reaktionskammer (13) in seinem Innenraum bildet;
• - einen Substrathalter (12), der ein Substrat (1) in der Reaktionskammer (13) hält;
• - eine Plasmaerzeugungseinrichtung (20), die an die Reaktionskammer (13) angrenzend ausgebildet ist und ein Plasma eines ersten Gases (G2) erzeugt;
• - einen ersten Gaseinlaß (21), der in der Trennwand zwischen der Plasmaerzeugungseinrichtung (20) und der Reaktionskammer (13) vorgesehen ist;
• - einen zweiten Gaseinlaß (25), der in der Nähe des ersten Gaseinlasses (21) vorgesehen ist;
• - eine erste Gaszuführungseinrichtung (22, 23), um das erste Gas (G2) in die Plasmaerzeugungseinrichtung (20) einzuleiten und das durch ein Plasma in der Plasmaerzeugungskammer (20) aktivierte erste Gas über den ersten Gaseinlaß (21) in die Reaktionskammer (13) einzuleiten;
• - eine zweite Gaszuführungseinrichtung (24, 26), um ein zweites Gas (G1) durch den zweiten Gaseinlaß (25) in die Reaktionskammer (13) einzuleiten; und
• - eine Evakuierungseinrichtung (27), um die Gase (G1, G2) aus der Reaktionskammer (13) abzuziehen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste Gaszuführungseinrichtung (22, 23) einen ersten Strömungsberuhigungsbereich (22) aufweist, der sich über die Breite der Reaktionskammer (13) in einer vorgegebenen Richtung (A) erstreckt und der eine laminare Strömung vor dem Eintritt in die Reaktionskammer (13) erzeugt,
• - daß der Generator (15-18) für die Plasmaerzeugungseinrichtung (20) räumlich getrennt von der Plasmaerzeugungseinrichtung (20), von den Gaszuführungseinrichtungen (22, 23; 24, 26) und von der Reaktionskammer (13) angeordnet ist, so daß keine Mikrowellen in die Reaktionskammer (13) eintreten können,
• - daß die zweite Gaszuführungseinrichtung (24, 26) einen zweiten Strömungsberuhigungsbereich (24) aufweist, der sich über die Breite der Reaktionskammer (13) in der vorgegebenen Richtung (A) erstreckt und der eine laminare Strömung vor dem Eintritt in die Reaktionskammer (13) erzeugt,
• - und daß das erste Gas (G2) nach seiner Strömungsberuhigung durch das Plasma aktiviert und anschließend durch den ersten Gaseinlaß (21) schräg zur Strömungsrichtung des zweiten Gases (G1) aus dem zweiten Gaseinlaß (25) in die Reaktionskammer (13) eingeleitet wird, wobei die beiden Gaseinlässe (21, 25) eine Ausdehnung in der vorgegebenen Richtung (A) über die Breite der Reaktionskammer (13) haben, so daß im Eintrittsbereich der Reaktionskammer (13) eine homogene Durchmischung der beiden Gase (G1, G2) vor der Behandlung des Substrats (1) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

• - einen Mikrowellen-Hohlleiter (15) zur Einleitung von Mikrowellen und mit einem Mikrowellen-Ausgangsende, das eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung (A) hat;
• - einen Mikrowellen-Resonator (17), der an das Ausgangsende des Mikrowellen-Hohlleiters (15) angeschlossen ist und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung (A) hat;
• - einen Wandbereich (19) aus einem leitenden Material, der die den Resonator (17) überlappende Plasmaerzeugungseinrichtung (20) bildet und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung (A) hat; und
• - ein Trennwandelement (18), das einen Übergang zwischen dem Resonator (17) und der Plasmaerzeugungskammer (20) bildet und eine Ausbreitung in der vorgegebenen Richtung (A) hat, wobei das Trennwandelement (18) die Mikrowellen hindurchläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gaseinlaß (21) in dem Wandbereich (19) aus leitendem Material ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennwandelement (18) aus einem dielektrischen Material besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennwandelement (18) senkrecht zu dem elektrischen Feld angeordnet ist, das von den Mikrowellen in dem Resonator (17) erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung zum Beheizen des von dem Substrathalter (12) gehaltenen Substrats.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung, um den Substrathalter (12) zu bewegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor aufweist, der den Substrathalter (12) in der vorgegebenen Richtung (A) bewegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Stromversorgung (14), die das Substrat (1) auf dem Substrathalter (12) auf einem einstellbaren elektrischen Potentialpegel hält.