Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwachsen von mindestens einer Schicht auf ein oder mehrere Substrate, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11.The present invention relates to a device and aMethod of growing at least one layer on top of oneor more substrates, according to the preamble ofClaim 1 or according to the preamble of claim 11.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere für CVD(Chemical Vapour Deposition)-Verfahren eingesetzt, bei denen ein Substrat bzw. Wafer in einem Reaktorgehäuse angeordnet ist und mit dem oder den Reaktionsfluiden aus der Gasphase beschichtet wird. Unter dem Begriff "Reaktionsfluide" werden im Rahmen dieser Erfindung Gase, Flüssigkeiten, Lösungen oder Gemische von für CVD-Verfahren geeigneten chemischen Stoffen verstanden.Such devices are used in particular for CVD (ChemicalVapor Deposition) process used in which aSubstrate or wafer is arranged in a reactor housing andwith the reaction fluid or gases from the gas phaseis coated. Under the term "reaction fluids" inWithin the scope of this invention gases, liquids, solutions orMixtures of chemical substances suitable for CVD processesRoger that.
Die Reaktionsfluide werden üblicherweise in das Reaktorgehäuse eingebracht, indem die aufzubringenden chemischen Stoffe in einen sogenannten Gasspüler eingefüllt werden und dann ein Trägergas durch den Gasspüler geleitet wird. Das Trägergas nimmt die Moleküle der chemischen Stoffe auf, um das Reaktionsfluid zu bilden, welches dann unter Verwendung eines Mengendurchsatzmessers in das Reaktorgehäuse geführt wird.The reaction fluids are usually in theReactor housing introduced by the chemical to be appliedSubstances are poured into a so-called gas purifier andthen a carrier gas is passed through the gas purging device. TheCarrier gas picks up the molecules of the chemical substancesto form the reaction fluid, which is then useda flow meter in the reactor housingbecomes.
Die Bedingungen, unter denen die Reaktionsfluide in das Reaktorgehäuse eingeleitet werden, haben entscheidende Auswirkungen auf die auf das Substrat epitaktisch aufgewachsenen Schichten. Zu diesen Bedingungen, welche zum Optimieren des Schichtwachstums variiert werden können, zählen beispielsweise die Materialviskosität, die Dichte, der Dampfdruck, der Strömungsweg der Reaktionsfluide, die chemische Reaktionsfähigkeit, die Temperatur der Substrate und der Reaktionsfluide und dergleichen.The conditions under which the reaction fluids in theReactor casings are crucialEffects on those grown epitaxially on the substrateLayers. At these conditions, which are used to optimize theLayer growth can be varied, countfor example the material viscosity, the density, the vapor pressure, theFlow path of the reaction fluids, the chemicalResponsiveness, the temperature of the substrates and theReaction fluids and the like.
Beim epitaktischen Abscheiden der Schichten auf Substrate werden die Substrate üblicherweise auf einem Suszeptor bzw. auf einer Substrat-Halterung eines Suszeptors angeordnet, welche(r) drehbar in dem Reaktorgehäuse montiert ist, um durch schnelle Rotation des Suszeptors und damit der Substrate ein gleichmäßiges Schichtwachstum zu erzielen. Die Dicke, die Zusammensetzung und die Qualität der abgeschiedenen Schichten bestimmen die Eigenschaften der letztlich hergestellten Halbleiterbauelemente. Demzufolge muss das CVD-Verfahren in der Lage sein, Schichten mit gleichmäßiger Zusammensetzung und Schichtdicke auf den Oberflächen der Substrate zu erzeugen. Mit der Verwendung immer größerer Substrate und dem Einsatz von Vorrichtungen, mit denen mehrere Substrate gleichzeitig bearbeitet werden können, wurden die Anforderungen an diese Gleichmäßigkeit immer größer.During the epitaxial deposition of the layers on substratesthe substrates are usually placed on a susceptor orarranged on a substrate holder of a susceptor,which is rotatably mounted in the reactor housing toby rapid rotation of the susceptor and thus theSubstrates to achieve a uniform layer growth. TheThickness, composition and quality ofdeposited layers ultimately determine the properties of themanufactured semiconductor devices. As a result, the CVDProcesses can be used with even layersComposition and layer thickness on the surfaces of theTo produce substrates. With the use of bigger and bigger onesSubstrates and the use of devices with which severalSubstrates can be processed at the same timeRequirements for this uniformity are becoming ever greater.
Aus diesem Grund sind aus dem Stand der Technik verschiedene Konstruktionen für Reaktorgehäuse bekannt, die sich insbesondere in den Strömungswegen der Reaktionsfluide, den Einlassvorrichtungen für die Reaktionsfluide, der Anordnung des Suszeptors für die Substrate und der Anordnung und dem Aufbau von Einrichtungen zur Einstellung der Temperatur von Substraten und/oder Reaktionsfluiden unterscheiden.For this reason, there are various ones from the prior artConstructions for reactor housings knownespecially in the flow paths of the reaction fluidsInlet devices for the reaction fluids, the arrangement of theSusceptors for the substrates and the arrangement and structureof devices for adjusting the temperature ofDistinguish substrates and / or reaction fluids.
So ist zum Beispiel in der DE 37 21 636 A1 ein Reaktor für MOCVD-Anlagen beschrieben, der ein Reaktionsgefäß in der Form eines Quarzglases aufweist. Der Gaseinlass erfolgt stirnseitig in das Reaktionsgefäß, in dem die Reaktionsgase im wesentlich parallel zur Längsachse des Quarzglases geleitet und schließlich umgelenkt werden, um durch die Mantelfläche des Reaktionsgefäßes auszutreten. Die Substrate sind dabei derart in dem Reaktionsgefäß angeordnet, dass ihre zu beschichtende Oberfläche etwa parallel zu der Strömungsrichtung der Reaktionsgase in dem Reaktionsgefäß liegt.For example, DE 37 21 636 A1 describes a reactor forMOCVD systems described a reaction vessel in the formof a quartz glass. The gas admission takes placeface in the reaction vessel in which the reaction gases inguided substantially parallel to the longitudinal axis of the quartz glass andfinally be redirected to through the lateral surface of theTo emerge from the reaction vessel. The substrates are sucharranged in the reaction vessel that its to be coatedSurface approximately parallel to the flow direction of theReaction gases in the reaction vessel.
Ein grundsätzlich ähnlicher Aufbau ist aus der DE 199 40 033 A1 bekannt. Hier weist der Strömungskanal an einem Ende einen aktiv gekühlten Einlass und an seinem anderen Ende einen mehrstufigen Auslass auf. In dem Strömungskanal befindet sich ein Substrathalter, auf dem mehrere Substrate rotierend gehalten werden können, wobei die zu beschichtenden Oberflächen der Substrate etwa parallel zu der Strömungsrichtung der Reaktionsgase liegen. Der Strömungskanal wird beispielsweise mittels mehrerer umlaufender Spulen allseitig beheizt, um eine möglichst homogene Temperaturverteilung in dem Strömungskanal und somit ein möglichst homogenes Schichtwachstum auf den Substraten zu erzielen.A basically similar structure is known from DE 199 40 033 A1known. Here the flow channel has one at one endactively cooled inlet and one at its other endmulti-stage outlet. Is in the flow channela substrate holder on which several substrates are rotatingcan be kept, the surfaces to be coatedof the substrates approximately parallel to the flow direction of theReaction gases are. The flow channel is, for exampleheated on all sides by means of several rotating coilsthe most homogeneous possible temperature distribution in theFlow channel and thus the most homogeneous layer growth possibleto achieve on the substrates.
Einen weiteren CVD-Reaktor offenbart die DE 43 30 266 A1. Bei diesem Reaktor werden die Substrate auf einem Suszeptor mit einer Erwärmungsstufe derart gehalten, dass ihre zu beschichtenden Oberflächen nach unten zeigen. In kurzem Abstand gegenüber dem Suszeptor ist ein Gasversorgungskopf vorgesehen, durch den Reaktionsgase in Richtung auf den Suszeptor geleitet werden können. Der Abgasauslass ist entlang des gesamten Umfangs des Suszeptors vorgesehen, so dass die Reaktionsgase etwa senkrecht von unten auf die Oberflächen der Substrate treffen und dann radial nach außen abgesaugt werden.DE 43 30 266 A1 discloses another CVD reactor. atThe substrates are placed on a susceptor in this reactora warming level held such that its toofacing surfaces down. At a short distancea gas supply head is provided opposite the susceptor,through the reaction gases towards the susceptorcan be directed. The exhaust outlet is along the entireCircumference of the susceptor is provided so that the reaction gasesapproximately perpendicularly from below onto the surfaces of the substratesmeet and then sucked off radially outwards.
Des weiteren zeigt die DE 198 13 523 A1 einen CVD-Reaktor, bei dem als zentraler Fluideinlass sogenannte Showerheads im Reaktordeckel verwendet werden, die direkt oberhalb der Substrate angeordnet sind und aus einer Vielzahl kleiner Löcher die Reaktionsgase in Form einer Dusche vertikal nach unten auf die Substrate sprühen. Der Abgasauslass ist am Umfang des üblicherweise zylindrischen Reaktorgehäuses vorgesehen. Außerdem ist eine Heizeinrichtung für den Suszeptor vorgesehen, um diesen auf Temperaturen bis zu 1200°C zu erwärmen, und der Fluideinlass wird derart temperiert, dass zwischen dem Suszeptor und dem Fluideinlass ein bestimmter Temperaturgradient einstellbar ist.Furthermore, DE 198 13 523 A1 shows a CVD reactor,with the so-called showerheads in the central fluid inletReactor covers are used that are directly above theSubstrates are arranged and made up of a multitude of small holesthe reaction gases in the form of a shower vertically downwardsspray on the substrates. The exhaust outlet is at the perimeter of theusually provided cylindrical reactor housing.A heating device for the susceptor is also provided,to heat it up to 1200 ° C, and theFluid inlet is tempered such that between theSusceptor and the fluid inlet a certain temperature gradientis adjustable.
Schließlich beschreibt die WO 01/07691 einen CVD-Reaktor, der ebenfalls einen Fluideinlass in Form von Showerheads und einen Abgasauslass am Umfang des Suszeptors verwendet. Zusätzlich ist der Substrateträger porös und die den Substrateträger drehbar tragende Spindel ist hohl ausgebildet, so dass die Substrate durch Unterdruck auf dem Substrateträger festgehalten werden.Finally, WO 01/07691 describes a CVD reactor thatalso a fluid inlet in the form of showerheads anduses an exhaust outlet on the circumference of the susceptor.In addition, the substrate carrier is porous and theSubstrate carrier rotatably supporting spindle is hollow, so thatthe substrates by negative pressure on the substrate carrierbe held.
Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwachsen von einer oder mehreren Schichten auf einem oder mehreren Substraten vorzusehen, die bzw. das auf einfache Weise eine gleichmäßige Zuführung von Reaktionsfluiden zu den Substraten und damit ein gleichmäßigeres Schichtwachstum ermöglicht. Die Vorrichtung bzw. das Verfahren soll weiterhin insbesondere ein gleichmäßiges Schichtwachstum auch bei niedrigeren Reaktortemperaturen und/oder niedrigerem Verbrauch an Reaktionsfluiden erzielen.Based on the prior art described above, it isan object of the present invention, an apparatus anda method of growing one or moreTo provide layers on one or more substrates, the orthat easily and evenly feedReaction fluids to the substrates and thus a more uniformLayer growth enables. The device or theIn particular, the process should continue to be uniformLayer growth even at lower reactor temperatures and / orachieve lower consumption of reaction fluids.
Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst.These tasks are performed by a device with theFeatures of claim 1 or by a method with theFeatures of claim 10 solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 10 bzw. 12 bis 15.Advantageous embodiments and developments ofInvention are the subject of dependent claims 2 to 10 and 12 to15th
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Wachsen von Schichten auf ein Substrat vorgesehen, die ein Reaktorgehäuse, einen in dem Reaktorgehäuse angeordneten Suszeptor zur Aufnahme eines oder mehrerer Substrate, eine Fluideinlassvorrichtung zum Einlassen von Reaktionsfluiden in das Reaktorgehäuse und eine Fluidauslassvorrichtung zum Entfernen der Reaktionsfluide aus dem Reaktorgehäuse, nachdem diese über die zu beschichtende Oberfläche des oder der Substrate geleitet worden sind, aufweist. Weiter weist die Fluideinlassvorrichtung Fluidaustrittsöffnungen auf, die entlang des Umfangs des Suszeptors angeordnet sind, und die Fluidauslassvorrichtung weist wenigstens eine Fluideintrittsöffnung auf, die mittig zum Suszeptors angeordnet ist, so dass die durch die Fluidaustrittsöffnungen der Fluideinlassvorrichtung eingeleiteten Reaktionsfluide radial von außen nach innen über die zu beschichtende Oberfläche des oder der Substrate strömen und durch die Fluideintrittsöffnung der Fluidauslassvorrichtung abgesaugt werden.According to the present invention, an apparatus forGrowing layers on a substrate provided theReactor housing, one disposed in the reactor housingSusceptor for receiving one or more substrates, oneFluid inlet device for admitting reaction fluids into theReactor housing and a fluid outlet device for removalthe reaction fluids from the reactor housing after thisover the surface of the substrate or substrates to be coatedhave been conducted. Further points theFluid inlet device on fluid outlet openings that along theCircumference of the susceptor are arranged, and theFluid outlet device has at least one fluid inlet opening,which is arranged in the middle of the susceptor, so that the throughthe fluid outlet openings of the fluid inlet deviceintroduced reaction fluids radially from outside to insidethe surface to be coated of the substrate or substratesflow and through the fluid inlet opening of theFluid outlet device are sucked off.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen strömen die Reaktionsfluide bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung radial von außen nach innen durch das Reaktorgehäuse und entlang der zu beschichtenden Oberflächen der Substrate. Die Strömungsrichtung verläuft damit von der Seitenwandung des Reaktorgehäuses zu dessen Mitte hin.In contrast to the known devices, the flowReaction fluids in the device according to the invention radially fromoutside inside through the reactor housing and along thecoating surfaces of the substrates. TheThe direction of flow thus runs from the side wall of the reactor housingtowards the middle.
Diese Maßnahme hat verschiedene Vorteile. Da das Absaugen der Reaktionsfluide annähernd punktförmig in der Mitte des Reaktorgehäuses bzw. des Suszeptors erfolgt, wird eine sehr gleichmäßige Strömung der Reaktionsfluide erzielt, es werden die gesamten Oberflächen der Substrate überströmt und der Sogeffekt wirkt sich nur in der unmittelbaren Nähe der Fluideintrittsöffnung der Fluidauslassvorrichtung aus.This measure has several advantages. Since the suction of theReaction fluids almost point-shaped in the middle of theReactor housing or the susceptor is a veryachieved uniform flow of the reaction fluids, it willoverflows the entire surfaces of the substrates and thePull effect only affects the immediate vicinity of theFluid inlet opening of the fluid outlet device.
Wenn die Reaktionsfluide von außen nach innen durch das Reaktorgehäuse strömen sind niedrigere Eintrittsgeschwindigkeiten realisierbar, was durch die wesentlich größere und vielfältig variierbare Eintrittsfläche der Reaktionsfluide bedingt ist. Durch die niedrigeren Eintrittsgeschwindigkeiten der Reaktionsfluide erfolgt die Erwärmung der Reaktionsfluide auf erheblich kürzeren Strecken, so dass die Reaktionsfluide im Reaktorgehäuse schneller zerfallen und zur Abscheidung auf die Oberflächen der Substrate beitragen. Hierdurch kann der Verbrauch an Reaktionsfluiden gegenüber herkömmlichen Systemen verringert werden. Andererseits können durch die effektivere Erwärmung der Reaktionsfluide im Reaktorgehäuse aufgrund der niedrigeren Eintrittsgeschwindigkeiten auch reduzierte Reaktortemperaturen realisiert werden.If the reaction fluids from the outside in through theFlowing reactor casings are lower entry speedsfeasible, which is due to the much larger and variedvariable entry area of the reaction fluids is caused.Due to the lower entry speeds of theReaction fluids are heated up to the reaction fluidsconsiderably shorter distances, so that the reaction fluids in theReactor housing disintegrate faster and for deposition on theSurfaces of the substrates contribute. This allows theReaction fluid consumption compared to conventional systemsbe reduced. On the other hand, through the more effectiveHeating of the reaction fluids in the reactor housing due to thelower entry speeds also reducedReactor temperatures can be realized.
Ein weiterer Vorteil der entlang des Umfangs des Suszeptors beispielsweise in der Seitenwand des Reaktorgehäuses angeordneten Fluideinlassvorrichtung besteht darin, dass einfachere Konstruktionen des Reaktorgehäuses verwirklicht werden können. Beispielsweise müssen keine Zuleitungen für Reaktionsfluide im Reaktordeckel vorgesehen werden. Auch die Abgasleitung kann vorteilhafterweise vom Reaktordeckel getrennt, ausgeführt werden. Dies hat erhebliche Vorteile beim Öffnen des Reaktorgehäuses, da keine oder zumindest deutlich weniger Gasleitungen getrennt werden müssten.Another benefit along the circumference of the susceptorfor example in the side wall of the reactor housingarranged fluid inlet device is thatsimpler designs of the reactor housing can be realizedcan. For example, no leads forReaction fluids can be provided in the reactor cover. Also theExhaust line can advantageously be separated from the reactor cover,be carried out. This has considerable advantages when openingof the reactor housing, since no or at least significantly lessGas lines would have to be separated.
Vorzugsweise ist der Suszeptor mit den aufgenommenen Substraten um seine Mittelachse drehbar, und auch die Substrate sind in dem Suszeptor drehbar aufgenommen, so dass durch eine derartige Planetenanordnung der Substrate und deren entsprechende Rotation in bekannter Weise eine noch gleichmäßigere Beschichtung erzielt werden kann.The susceptor is preferably included with theSubstrates rotatable about its central axis, and so are the substratesrotatably received in the susceptor, so that by asuch planetary arrangement of the substrates and theircorresponding rotation in a known manner an even smootherCoating can be achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fluideinlassvorrichtung eine ringförmige Kanalanordnung mit nach innen gerichteten Fluidaustrittsöffnungen, die mit einer oder mehreren Fluidzuleitungen verbunden ist. Hierbei kann die Fluideinlassvorrichtung auch mit mehreren Kammern und entsprechenden Fluidzuleitungen zum Zuleiten verschiedener Reaktionsfluide verbunden sein.In a preferred embodiment of the invention, theFluid inlet device having an annular channel arrangementinward fluid outlet openings with aor several fluid supply lines is connected. Here canthe fluid inlet device also with multiple chambers andcorresponding fluid supply lines for supplying variousReaction fluids can be connected.
Zur Einstellung der Temperatur der in das Reaktorgehäuse eingeleiteten Reaktionsfluide kann vorteilhafterweise die Fluideinlassvorrichtung mit einer Temperaturregelvorrichtung gekoppelt sein, und zum Einstellen der Temperatur des Suszeptors und damit des Substrats kann vorzugsweise der Suszeptor mit einer Temperaturregelvorrichtung gekoppelt sein.To adjust the temperature of the reactor housinginitiated reaction fluids can advantageously theFluid inlet device with a temperature control devicebe coupled, and for adjusting the temperature of theSusceptor and thus the substrate can preferably the susceptorbe coupled with a temperature control device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Suszeptor derart ausgebildet, dass sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der aufgenommenen Substrate den Reaktionsfluiden dargeboten werden. Durch eine entsprechende Anordnung der Fluideinlassvorrichtung und der Fluidauslassvorrichtung können dann beide Oberflächen der Substrate gleichzeitig beschichtet werden.According to a further preferred embodiment, theSusceptor designed such that both the top andthe underside of the recorded substratesReaction fluids are presented. By an appropriate arrangement of theFluid inlet device and the fluid outlet devicecan then use both surfaces of the substrates simultaneouslybe coated.
Alternativ ist der Suszeptor mit einer Oberseite und einer Unterseite derart ausgebildet, dass auf seiner Oberseite eine erste Gruppe von einem oder mehreren Substraten und auf seiner Unterseite eine zweite Gruppe von einem oder mehreren Substraten aufnehmbar ist, deren Oberflächen den Reaktionsfluiden dargeboten werden. Mit Hilfe dieser Konstruktion ist es möglich, eine größere Anzahl an Substraten gleichzeitig in dem Reaktorgehäuse zu beschichten.Alternatively, the susceptor is with a top and oneUnderside formed such that afirst group of one or more substrates and onits underside is a second group of one or moreSubstrates is recordable, the surfaces of whichReaction fluids are presented. With the help of this constructionit is possible to have a larger number of substrates at the same timeto coat the reactor housing.
Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.The above as well as other features and advantages ofpresent invention will be apparent from the following descriptionof a preferred embodiment with reference to theenclosed drawing.
Die einzige Figur zeigt in stark schematisierter perspektivischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Wachsen von Schichten auf einen oder mehrere Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung.The only figure shows in a highly schematicperspective view of a preferred embodiment of aDevice for growing layers on one or moreWafers according to the present invention.
Die Figur zeigt einen Reaktor zum Wachsen von Schichten auf einen oder mehrere Wafer mittels CVD-Verfahren. Der Reaktor weist ein im wesentlichen zylindrisches Reaktorgehäuse10 mit Seitenwänden, einem Boden und einem abnehmbaren Deckel (nicht dargestellt) auf. Im Innern des Reaktorgehäuses10 ist ein Suszeptor12 angeordnet, der im wesentlichen in der Form einer Scheibe ausgebildet und um seine Mittelachse drehbar gelagert (16) ist. Auf dem Suszeptor12 sind ein oder mehrere Bereiche für die Aufnahme von Substraten bzw. Wafer14 vorgesehen. Die zu beschichtenden Oberflächen der Wafer14 liegen frei. Wahlweise sind auch die Wafer14 selbst drehbar in dem Suszeptor12 aufgenommen. Bei einer derartigen Planetenrotation betragen die Drehgeschwindigkeiten beispielsweise etwa 10 bis 200 U/min. während im Fall einer einfachen Rotation nur des Suszeptors12 oder nur der Wafer14 deutlich höhere Drehgeschwindigkeiten gewählt werden.The figure shows a reactor for growing layers on one or more wafers by means of the CVD method. The reactor has a substantially cylindrical reactor housing10 with side walls, a bottom and a removable cover (not shown). Arranged in the interior of the reactor housing10 is a susceptor12 , which is essentially in the form of a disk and is rotatably mounted (16 ) about its central axis. One or more areas for receiving substrates or wafers14 are provided on the susceptor12 . The surfaces of the wafers14 to be coated are exposed. Optionally, the wafers14 themselves are also rotatably received in the susceptor12 . With such a planetary rotation, the rotational speeds are, for example, approximately 10 to 200 rpm. while in the case of a simple rotation of only the susceptor12 or only the wafer14, significantly higher rotational speeds are selected.
Die Fluideinlassvorrichtung18 ist an der Seitenwand des Reaktorgehäuses10 vorgesehen und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Figur in der Form einer ringförmigen Kanalanordnung etwa in der Höhe des Suszeptors12 ausgebildet. Dieser ringförmige Kanal18 weist einerseits eine Vielzahl von nach innen gerichteten Fluidaustrittsöffnungen auf (dies wird durch die nach Innen gerichteten Pfeile22 angedeutet), die dem Suszeptor12 zugewandt sind, und ist andererseits mit einer oder mehreren Fluidzuleitungen (nicht dargestellt) verbunden, durch welche wahlweise eines oder mehrere Reaktionsfluide zu der Fluideinlassvorrichtung18 und in das Innere des Reaktorgehäuses10 geleitet werden können. Zur Steuerung der Menge der zugeführten Reaktionsfluide ist in an sich bekannter Weise zum Beispiel ein Fluiddurchsatzmesser (nicht dargestellt) vorgesehen.The fluid inlet device18 is provided on the side wall of the reactor housing10 and, in the preferred exemplary embodiment of the figure, is designed in the form of an annular channel arrangement approximately at the height of the susceptor12 . On the one hand, this annular channel18 has a multiplicity of inward-directed fluid outlet openings (this is indicated by the inward-pointing arrows22 ), which face the susceptor12 , and on the other hand is connected to one or more fluid supply lines (not shown) through which optionally one or more reaction fluids can be directed to the fluid inlet device18 and into the interior of the reactor housing10 . To control the amount of the supplied reaction fluids, a fluid flow meter (not shown) is provided, for example, in a manner known per se.
Ist die Fluideinlassvorrichtung18 beispielsweise mit mehreren getrennten Kammern und mit diesen verbundenen Fluidzuleitungen versehen, so können gleichzeitig unterschiedliche Reaktionsfluide zugeführt und in das Reaktorgehäuse10 eingeleitet werden.Is the fluid inlet device for example provided with a plurality of separate chambers and connected thereto fluid supply lines18, so at the same time different reaction fluids can be fed and introduced into the reactor housing10th
Durch die sehr große Anzahl an Fluidaustrittsöffnungen und der dadurch bedingten großen Fluidaustrittsfläche sind für die Reaktionsfluide niedrigere Eintrittsgeschwindigkeiten in das Reaktorgehäuse10 realisierbar. Dies führt zu den oben erläuterten Vorteilen eines niedrigeren Verbrauchs an Reaktionsfluiden und einer niedrigeren Reaktortemperatur.Due to the very large number of fluid outlet openings and the resulting large fluid outlet surface, lower inlet speeds into the reactor housing10 can be achieved for the reaction fluids. This leads to the advantages of a lower consumption of reaction fluids and a lower reactor temperature explained above.
Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Fluideinlassvorrichtung18 am Umfang des Suszeptors12 durch einfache Konstruktionsmaßnahmen die Temperatur der in das Innere des Reaktorgehäuses10 strömenden Reaktionsfluide geregelt werden. Hierzu ist die Fluideinlassvorrichtung18 mit geeigneten Temperaturregelvorrichtungen (nicht dargestellt) zum Kühlen oder Erwärmen der zugeführten Reaktionsfluide gekoppelt. Aternativ oder zusätzlich können die Reaktionsfluide der Fluideinlassvorrichtung18 auch bereits geeignet temperiert zugeführt werden, wodurch ein frühzeitiges Zersetzen der Reaktionsfluide bereits innerhalb der Fluideinlassvorrichtung18 verhindert werden kann.In addition, in the inventive design of the fluid inlet device18 on the circumference of the susceptor12, the temperature of the reaction fluids flowing into the interior of the reactor housing10 can be regulated by simple construction measures. For this purpose, the fluid inlet device18 is coupled to suitable temperature control devices (not shown) for cooling or heating the supplied reaction fluids. Alternatively or additionally, the reaction fluids can also be supplied to the fluid inlet device18 at an appropriately tempered temperature, as a result of which premature decomposition of the reaction fluids can already be prevented within the fluid inlet device18 .
Die Fluidauslassvorrichtung20a,20b ist im Ausführungsbeispiel mittig über und unter dem Suszeptor12 vorgesehen. Sie besteht beispielsweise aus einem von der Mitte des Suszeptors12 aus nach oben und/oder nach unten geführten Fluidkanal20a bzw.20b, die aus dem Reaktorgehäuse10 herausgeführt sind. Die Fluidkanäle20a,20b weisen Fluideintrittsöffnungen (nicht dargestellt) auf, die in einem geringen Abstand oberhalb der Oberseite bzw. unterhalb der Unterseite des Suszeptors12 angeordnet sind. Durch diese Fluideintrittsöffnungen werden die durch die Fluideinlassvorrichtung18 in das Reaktorgehäuse10 eingeleiteten Reaktionsfluide angesaugt und aus dem Reaktorgehäuse10 entfernt.In the exemplary embodiment, the fluid outlet device20 a,20 b is provided centrally above and below the susceptor12 . It consists, for example, of a fluid channel20 a or20 b, which is led upwards and / or downwards from the center of the susceptor12 and is led out of the reactor housing10 . The fluid channels20 a,20 b have fluid inlet openings (not shown) which are arranged at a short distance above the top or below the bottom of the susceptor12 . The reaction fluids introduced into the reactor housing10 through the fluid inlet device18 are sucked in through these fluid inlet openings and removed from the reactor housing10 .
Da sowohl die Luftaustrittsöffnungen der Fluideinlassvorrichtung18 als auch die Lufteintrittsöffnungen der Fluidauslassvorrichtung20 etwa in der Höhe des Suszeptors12 bzw. nur in einem geringen Abstand oberhalb der Oberseite bzw. unterhalb der Unterseite des Suszeptors12 angeordnet sind, strömen die Reaktionsfluide radial nahezu horizontal von außen nach innen über den gesamten Suszeptor12 und somit über die gesamten zu beschichtenden Oberflächen der Wafer14 auf dem Suszeptor12. Die Oberflächen der Wafer14 sind somit etwa parallel zu dem Strömungsweg der Reaktionsfluide ausgerichtet.Since both the air outlet openings of the fluid inlet device18 and the air inlet openings of the fluid outlet device20 are arranged approximately at the height of the susceptor12 or only a short distance above the top or below the bottom of the susceptor12 , the reaction fluids flow radially almost horizontally from the outside inwards over the entire susceptor12 and thus over the entire surfaces of the wafers14 to be coated on the susceptor12 . The surfaces of the wafers14 are thus aligned approximately parallel to the flow path of the reaction fluids.
Durch die zentrale Anordnung der Fluidauslassvorrichtung20 wird eine annähernd punktförmige Fluidentnahme aus dem Reaktorgehäuse10 bewirkt. Der Sogeffekt durch eine derartige punktförmige Fluidentnahme wirkt sich nur in unmittelbarer Nähe der Fluidauslassvorrichtung20 aus, so dass der gleichmäßige Strömungsweg der Reaktionsfluide nicht beeinträchtigt wird.The central arrangement of the fluid outlet device20 results in an approximately punctiform removal of fluid from the reactor housing10 . The suction effect from such a punctiform fluid extraction only has an effect in the immediate vicinity of the fluid outlet device20 , so that the uniform flow path of the reaction fluids is not impaired.
Wahlweise kann die Fluidentnahme durch die Fluidkanäle20a,20b auch durch den Suszeptor12 selbst erfolgen, der in diesem Fall mit entsprechenden Fluiddurchgängen ausgebildet ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform wird eine weitere Zwangsführung der Reaktionsfluide erreicht.Optionally, the fluid removal through the fluid channels20 a,20 b can also take place through the susceptor12 itself, which in this case is designed with corresponding fluid passages. In this particular embodiment, the reaction fluids are further forced to flow.
Erfolgt des Absaugen der Reaktionsfluide durch die Fluidkanäle20a,20b mit einer ausreichend hohen Fluidgeschwindigkeit, so können sich in den Fluidkanälen kaum Fluidpartikel absetzen.If the suction of the reaction fluids through the fluid channels20 a,20 b takes place with a sufficiently high fluid velocity, then hardly any fluid particles can settle in the fluid channels.
In der Figur ist ein Suszeptor12 angedeutet, der auf seiner Oberseite mehrere Wafer14 trägt, deren Oberseiten zur Beschichtung den Reaktionsfluiden dargeboten werden. Alternativ kann der Suszeptor12 auch in der Art einer Schablone so aufgebaut sein, dass auch die Unterseiten der Wafer14 den Reaktionsfluiden dargeboten werden, so dass beide Hauptflächen der Wafer beschichtet werden können.In the figure, a susceptor12 is indicated, which carries a plurality of wafers14 on its upper side, the upper sides of which are presented to the reaction fluids for coating. Alternatively, the susceptor12 can also be constructed in the manner of a template such that the undersides of the wafers14 are also presented to the reaction fluids, so that both main surfaces of the wafers can be coated.
Als weitere Alternative ist es auch denkbar, den Suszeptor12 derart zu gestalten, dass er an seiner Oberseite eine erste Gruppe von einem oder mehreren Wafern14 und an seiner Unterseite eine zweite Gruppe von einem oder mehreren Wafern14 aufnimmt, wobei jeweils eine Hauptfläche der Wafer14 zur Beschichtung freiliegt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, eine größere Anzahl an Wafern14 gleichzeitig in dem Reaktorgehäuse10 zu beschichten.As a further alternative, it is also conceivable to design the susceptor12 in such a way that it accommodates a first group of one or more wafers14 on its upper side and a second group of one or more wafers14 on its underside, in each case a main surface of the wafers14 exposed for coating. This makes it possible to coat a larger number of wafers14 simultaneously in the reactor housing10 .
Für die beiden alternativen Ausführungsformen ist es erforderlich, dass die Reaktionsfluide den Suszeptor sowohl an dessen Oberseite als auch an dessen Unterseite umströmen. Dies ist im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Fluideinlassvorrichtung und der Fluidauslassvorrichtung aber ohne weiteres möglich. Der Fluidauslasskanal20 kann beispielsweise so modifiziert werden, dass er erste Fluideintrittsöffnungen knapp oberhalb der Suszeptoroberseite und zweite Fluideintrittsöffnungen knapp unterhalb der Suszeptorunterseite aufweist, durch die die Reaktionsfluide abgesaugt werden. Wahlweise können auch zwei separate Fluidauslasskanäle20a und20b ausgebildet sein, durch die einerseits (20a) die Reaktionsfluide über die Oberseite des Suszeptors12 und andererseits (20b) die Reaktionsfluide über die Unterseite des Suszeptors12 abgesaugt werden.For the two alternative embodiments, it is necessary for the reaction fluids to flow around the susceptor both on its upper side and on its lower side. In contrast to conventional systems, this is readily possible with the arrangement of the fluid inlet device and the fluid outlet device according to the invention. The fluid outlet channel20 can, for example, be modified such that it has first fluid inlet openings just above the top of the susceptor and second fluid inlet openings just below the underside of the susceptor, through which the reaction fluids are sucked off. Optionally, two separate fluid outlet channels20 a and20 b can also be formed, through which (20 a) the reaction fluids are sucked off via the top of the susceptor12 and, on the other hand (20 b), the reaction fluids are sucked off via the bottom of the susceptor12 .
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der Figur beschränkt, sondern der Schutzumfang allein durch die Ansprüche definiert ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf spezielle Temperaturregelvorrichtungen für die Fluideinlassvorrichtung und für den Suszeptor eingeschränkt.It goes without saying that the present inventionnot on the embodiment of the figure described abovelimited, but the scope of protection solely by theClaims is defined. In particular, the present inventionnot on special temperature control devices for thatFluid inlet device and restricted for the susceptor.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001157946DE10157946A1 (en) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Device and method for growing layers on a substrate |
| AU2002357434AAU2002357434A1 (en) | 2001-11-27 | 2002-11-27 | Device and method for producing, removing or treating layers on a substrate |
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