DE10141084A1

DE10141084A1 - Apparatus for depositing layers having atomic thickness on a substrate used in the semiconductor industry has a chamber wall arranged between two chamber regions to separate the chamber regions

Info

Publication number: DE10141084A1
Application number: DE2001141084
Authority: DE
Inventors: Thomas Hecht; Martin Gutsche; Harald Seidl; Matthias Leonhardt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Apparatus for depositing layers having atomic thickness on a substrate comprises a chamber with a first chamber region in which a first layer is deposited on a substrate, a second chamber region in which a second layer is deposited on the first layer and a transport system for transporting the substrate. The first and second chamber regions are separated by a chamber wall. Apparatus for depositing layers having atomic thickness on a substrate (5) comprises a chamber (10) with a first chamber region (15), into which a first process gas (20) is introduced to deposit a first layer (25) on the substrate, and a second chamber region (30), into which a second process gas (35) is introduced to deposit a second layer (40) on the first layer; and a transport system (45) to transport the substrates. A chamber wall (55) is arranged between the first chamber region and the second chamber region to separate the chamber regions. An Independent claim is also included for a process for depositing layers having atomic thickness on a substrate. Preferred Features: The chamber wall has a recess so that a substrate can pass through the chamber wall. A third chamber region (65) is arranged between the first chamber region and the second chamber region to separate the first and second chamber regions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ab scheidung von dünnen Schichten auf einem Substrat sowie ein entsprechendes Verfahren.The present invention relates to a device for Ab separation of thin layers on a substrate as well corresponding procedure.

In der Halbleitertechnologie werden Schichten beispielsweise mittels Sputtern beziehungsweise PVD (Physical Vapour Deposi tion) sowie CVD (Chemical Vapour Deposition) abgeschieden. Neben diesen konventionellen Techniken zur Abscheidung von Schichten werden beispielsweise auch sogenannte ALD (Atomic Layer Deposition) oder auch ALCVD (Atomic Layer Chemical Vapour Deposition) Verfahren angewendet. Bei ALD-Verfahren können die abgeschiedenen Schichten und Filme monolagenweise und selbstlimitierend abgeschieden werden. Im Gegensatz zu konventionellen CVD-Verfahren wird der Abscheideprozeß bei ALCVD in eine Abfolge mindestens zweier Einzelschritte mit einer ersten Substanz A und einer zweiten Substanz B unter teilt. Das ALD-Verfahren beruht nun auf der alternierenden Durchführung der Einzelschritte zur Abscheidung der Substanz A und B in der Abfolge A B A B . . .For example, layers are used in semiconductor technology using sputtering or PVD (Physical Vapor Deposi tion) and CVD (Chemical Vapor Deposition). In addition to these conventional techniques for the separation of Layers are also known as ALD (Atomic Layer Deposition) or ALCVD (Atomic Layer Chemical Vapor Deposition) procedure applied. With ALD procedures the deposited layers and films can be monolayered and be self-limiting. In contrast to Conventional CVD processes use the deposition process ALCVD in a sequence of at least two individual steps a first substance A and a second substance B under Splits. The ALD method is now based on the alternating one Execution of the individual steps for the separation of the substance A and B in the order A B A B. , ,

Im Idealfall einer ALD-Abscheidung ist jeder der beiden Ein zelschritte A oder B eine selbstlimitierende Abscheidung ei ner Monolage unter Verwendung eines ersten Ausgangsgases (Precursors) bei der Abscheidung der Schicht A und eines zweiten Precursors bei der Abscheidung der Schicht B. Hierzu werden folglich mindestens 2 Molekülsorten als Precursor (Ausgangssubstanzen der CVD-Abscheidung) benötigt, die je weils dazu geeignet sind, ein Atom beziehungsweise ein Mole kül der ersten Schicht A und nachfolgend ein Atom beziehungs weise ein Molekül der zweiten Schicht B abzuscheiden. Die Precursor enthalten dazu beispielsweise das jeweils abzu scheidende Atom/Molekül und einen sogenannten Liganden. Die Liganden sind so beschaffen, daß bei der Abscheidung eine chemische Bindung nur zu jeweils der mittels dem anderen Pre cursor abgeschiedenen Schicht, nicht jedoch zu der mit dem identischen Precursor abgeschiedenen Schicht möglich ist. Beispielsweise wird so auf einer aus dem ersten Atom bezie hungsweise Molekül aufgebauten Schicht A eine Monolage aus dem mittels des zweiten Verfahrensschritts B abgeschiedenen Precursors aufgewachsen. Die Schicht B wird dabei mit der Dicke einer Monolage gebildet, da die zur Bildung der Schicht B verwendeten Precursor lediglich auf der Schicht A eine Ab scheidung ermöglichen, nicht jedoch auf der Schicht B, so daß eine zweite Monolage der Schicht B auf der ersten Monolage der Schicht B verhindert wird. Dies ist beispielsweise in Ofer Sneh, European Semiconductor, Juli 2000, p. 33 beschrie ben.In the ideal case of an ALD deposition, each of the two is on steps A or B a self-limiting deposition ner monolayer using a first source gas (Precursors) in the deposition of layer A and one second precursors in the deposition of layer B. For this purpose are consequently at least 2 types of molecules as precursors (Starting substances of the CVD deposition) required, each because an atom or a mole are suitable cool the first layer A and then an atom to deposit a molecule of the second layer B. The For example, precursors contain the ab outgoing atom / molecule and a so-called ligand. The Ligands are designed so that a chemical bond only to each by means of the other Pre cursor layer, but not to the layer with the identical precursor deposited layer is possible. For example, it refers to one from the first atom layer A builds a monolayer that separated by means of the second method step B. Precursors grew up. The layer B is with the Thickness of a monolayer is formed because of the formation of the layer B used precursor only on layer A an Ab enable divorce, but not on layer B, so that a second monolayer of layer B on the first monolayer layer B is prevented. This is for example in Ofer Sneh, European Semiconductor, July 2000, p. 33 described ben.

Da eine nachfolgend abgeschiedene Schicht bei dem ALD- Abscheideverfahren nur jeweils auf einer vorhergehenden, aus anderem Material bestehenden Schicht aufwächst, ist die ALD- Methode streng reaktionsbegrenzt. Daraus resultiert die Ei genschaft der Selbstlimitierung. Der Vorteil von Schichten und Filmen, die mittels ALD abgeschieden sind, besteht in ei ner hervorragenden Uniformität und einer guten Kantenbedec kung, die auch für Strukturen mit einem großen Aspektverhält nis zwischen Tiefe und Durchmesser der Struktur gewährleistet wird. Folglich ist die ALD-Abscheidungsmethode für die Ab scheidung ultradünner und hoch homogener Schichten, wie zum Beispiel für Gate-Oxide von Feldeffekttransistoren, für die Füllung von tiefen Gräben und Strukturen sowie für die Ab scheidung von Isolatoren und Dielektrika in tiefen Gräben wie beispielsweise Grabenkondensatoren von DRAMs (Dynamic Random Access Memorys) geeignet. Ebenfalls ist die Auffüllung und Beschichtung von tiefen Kontaktlöchern ermöglicht.Since a subsequently deposited layer in the ALD Deposition processes only on a previous one other material existing layer grows, the ALD Method strictly limited in response. This results in the egg property of self-limitation. The advantage of layers and films deposited using ALD exist in egg excellent uniformity and good edge coverage kung, which also applies to structures with a large aspect ratio guaranteed between depth and diameter of the structure becomes. Hence the ALD deposition method for Ab separation of ultra-thin and highly homogeneous layers, such as Example of gate oxides of field effect transistors for which Filling deep trenches and structures as well as for ab separation of insulators and dielectrics in deep trenches such as For example, trench capacitors from DRAMs (Dynamic Random Access memories). Also the replenishment and Coating of deep contact holes enables.

Herkömmliche Anlagen zur Herstellung von ALD-Schichten weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die im folgenden dargelegt werden. Herkömmliche Anlagen und Konzepte zum Abscheiden von ALD-Schichten verwenden eine möglichst kleine Kammer in der ein einzelner Wafer beschichtet wird. Dazu werden die Precur sor-Gase A und B abwechselnd, durch Ventile gesteuert, in die Prozeßkammer eingeleitet. Bei dem Einlaß eines Prozeßgases ist dabei sicherzustellen, daß sich keine Rückstände des vor hergehenden Precursors in der Prozeßkammer befinden. Folglich ist vor dem Einlaß eines nachfolgenden Prozeßgases eine Spü lung der Prozeßkammer erforderlich, um das vorhergehende Pro zeßgas aus der Kammer zu entfernen. Dies bedeutet einen er heblichen Zeitaufwand bei der Abscheidung von Schichten mit atomarer Dicke. Generell ist die Geschwindigkeit der Abschei dung auch dadurch begrenzt, daß jeweils nur ein Wafer in der Prozeßkammer bearbeitet werden kann. Die Zeit zur Bildung ei nes Schichtstapels bestehend aus einer alternierenden Abfolge der Schichten A und B ist sehr groß, da die Abscheidung als Abscheidung einzelner Monolagen erfolgt. Der Durchsatz ist entsprechend klein, was die Herstellungszeit und die Herstel lungskosten wesentlich mit beeinflußt und in die Höhe treibt.Conventional systems for the production of ALD layers have a number of drawbacks set out below become. Conventional systems and concepts for separating ALD layers use the smallest possible chamber in the a single wafer is coated. The Precur sor gases A and B alternately, controlled by valves, into the Process chamber initiated. At the inlet of a process gas it must be ensured that there are no residues of the precursors are located in the process chamber. consequently is a rinse before the inlet of a subsequent process gas development of the process chamber required to the previous Pro remove zegas from the chamber. This means he considerable time required for the deposition of layers atomic thickness. Generally the speed of the parting dung also limited by the fact that only one wafer in each Process chamber can be edited. The time to educate layer stack consisting of an alternating sequence of layers A and B is very large because the deposition as Individual monolayers are deposited. The throughput is accordingly small in terms of manufacturing time and manufacture Costs significantly influenced and drives up.

Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Prozeßkammern und Verfahren besteht darin, daß auf Grund des ständigen Wechsels der in die Prozeßkammer eingeleiteten Pro zeßgase ein hoch dynamischer Prozeß vorliegt, der durch eine Reihe von Ventilen gesteuert wird, die ein hohes Prozeßrisiko auf Grund von Fehlfunktionen beinhalten. Die hohe Beanspru chung der Ventile birgt weiterhin das Risiko, daß sich die Steuerparameter der Ventile über die Zeit dahingehend ändern, daß durch die veränderte Steuercharakteristik der Ventile Fehlfunktionen bei der ALD-Abscheidung auftreten. Beispiels weise kann dies in Veränderungen der Schaltzeiten und in dar aus folgenden Prozeßierungsfehlern beruhen. Weiterhin können unerwünschte CVD-Reaktionen auftreten, falls die Separation des ersten Precursors zur Abscheidung der ersten Schicht A von dem zweiten Precursor zur Abscheidung der zweiten Schicht B nicht vollständig gelingt, da die beiden Precursor oftmals direkt miteinander reagieren und somit zu unerwünschten Ab scheidungen beziehungsweise Verunreinigungen führen können. Another disadvantage of those known from the prior art Process chambers and processes consist in that due to the constant change of the pro introduced into the process chamber zeßgase is a highly dynamic process, which by a Series of valves is controlled, which is a high process risk due to malfunction. The high demands Valve maintenance still harbors the risk that the Change the control parameters of the valves over time, that due to the changed control characteristics of the valves Malfunctions in the ALD deposition occur. example This can be shown in changes in switching times and in based on the following processing errors. Can continue unwanted CVD reactions occur if the separation of the first precursor for the deposition of the first layer A from the second precursor to deposit the second layer B does not succeed completely because the two precursors often react directly with each other and thus to undesirable Ab can lead to divorce or contamination.

Beispielsweise ist in der Druckschrift US 4,976,996 ein CVD- Reaktor beschrieben, der einen Drehteller aufweist, auf dem eine Reihe von Substraten entlang eines Umfang eines Kreises anordenbar ist. Die auf dem Drehteller angeordneten Substrate werden in eine erste Prozeßzone A zur Abscheidung einer er sten Schicht A und durch in eine zweite Prozeßzone B zur Ab scheidung einer zweiten Schicht B eingebracht. Die erste Pro zeßzone A ist von der zweiten Prozeßzone B mittels einem Spülbereich getrennt, so daß die Durchmischung des ersten Precursors A mit dem zweiten Precursor B vermindert werden kann. Nachteilig an dem in der Druckschrift beschriebenen Re aktor und Verfahren ist allerdings, daß die Durchmischung des ersten Precursor-Gases zur Abscheidung der Schicht A mit dem zweiten Precursor-Gas zur Abscheidung der Schicht B nicht sehr effizient erfolgt, so daß eine Reihe von Prozeßfehlern auftritt.For example, in US 4,976,996 there is a CVD Described reactor having a turntable on the a series of substrates along a circumference of a circle can be arranged. The substrates arranged on the turntable are in a first process zone A for the deposition of a he most layer A and through in a second process zone B to Ab separation of a second layer B introduced. The first pro zeßzone A is from the second process zone B by means of a Wash area separated so that the mixing of the first Precursors A can be reduced with the second precursor B. can. A disadvantage of the Re described in the publication Actuator and method, however, is that the mixing of the first precursor gas for the deposition of layer A with the second precursor gas for the deposition of layer B is not is done very efficiently, causing a number of process errors occurs.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Ab scheidung von Schichten auf einem Substrat anzugeben sowie ein entsprechendes Verfahren anzugeben, wobei eine schnelle re, kostengünstigere und zuverlässige Abscheidung ermöglicht ist.It is the object of the invention a device for separation of layers on a substrate and to specify a corresponding procedure, with a quick re, cheaper and reliable separation is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrich tung zur Abscheidung von Schichten auf einem Substrat, umfas send:
According to the invention, the object is achieved by a device for depositing layers on a substrate, comprising:

- a chamber with
- A first chamber area in which a first process gas for Initiate deposition of a first layer on the substrate is bar, and with
- A second chamber area, in which a second process gas to deposit a second layer on the first Layer can be introduced;
- A transport system on which a variety of substrates can be arranged to the substrates by means of the Transportsy stems in the first chamber area and in the second chamber transport area,
- With a chamber wall between the first chamber area and the second chamber area to separate the first chamber is arranged from the second chamber area.

Die Kammerwand weist den Vorteil auf, daß der erste Kammerbe reich effizient von dem zweiten Kammerbereich abgetrennt ist. Hierdurch ist beispielsweise ermöglicht, daß der erste Kam merbereich sowie der zweite Kammerbereich mit einem großen Volumen gebildet werden, wobei die Durchmischung der in dem ersten Kammerbereich und der in dem zweiten Kammerbereich einleitbaren Prozeßgase mittels der Kammerwand vermindert be ziehungsweise vermieden wird.The chamber wall has the advantage that the first chamber leg is efficiently separated from the second chamber area. This enables, for example, that the first cam mer area and the second chamber area with a large Volume are formed, the mixing of which in the first chamber area and that in the second chamber area introducible process gases be reduced by means of the chamber wall is avoided.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, daß die Kammerwand eine Ausnehmung aufweist, so daß ein auf dem Transportsystem anordenbares Substrat die Kammerwand pas sieren kann. Durch die Ausnehmung in der Kammerwand ist si chergestellt, daß ein auf dem Transportsystem anordenbares Substrat durch die Ausnehmung in der Kammerwand von dem er sten Kammerbereich in den zweiten Kammerbereich transportier bar ist. Die Querschnittsfläche der Ausnehmung in der Kammer wand kann so ausgestaltet werden, daß der Gasaustausch zwi schen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich sehr stark eingeschränkt ist. Folglich wird eine wesentlich effizientere Trennung der in dem ersten Kammerbereich und im zweiten Kammerbereich einleitbaren Prozeßgase erreicht.An advantageous embodiment of the device provides that the chamber wall has a recess, so that a the transport system can be arranged substrate pas the chamber wall can sieren. Through the recess in the chamber wall is si that a can be arranged on the transport system Substrate through the recess in the chamber wall of which he transport the most chamber area into the second chamber area is cash. The cross-sectional area of the recess in the chamber wall can be designed so that the gas exchange between between the first chamber area and the second chamber area is very severely restricted. Hence one becomes essential more efficient separation of those in the first chamber area and in the reached second chamber area introducible process gases.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das Substrat in der Substratauflage versenkt ist, so daß sich bei eingelegtem Substrat eine möglichst ebene und bündig ab schließende Oberfläche ergibt.Another advantageous embodiment provides that the Substrate is sunk in the substrate support, so that at inserted substrate as flat and flush as possible closing surface results.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, daß ein dritter Kammerbereich zur Trennung des ersten Kammer bereiches und des zweiten Kammerbereiches zwischen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich angeordnet ist. Der dritte Kammerbereich weist den Vorteil auf, daß durch ihn eine Vermischung der in dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich einleitbaren Prozeßgase weiter vermin dert wird, da der dritte Bereich als Pufferzone beziehungs weise Spülzone beziehungsweise Abpumpzone betrieben werden kann. Somit kann er den Austausch von Gasen zwischen dem er sten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich effizient vermindern.An advantageous embodiment of the device provides that a third chamber area to separate the first chamber area and the second chamber area between the first Chamber area and the second chamber area is arranged. The third chamber area has the advantage that through it a mixture of the in the first chamber area and the min. second chamber area introducible process gases is changed because the third area relates to the buffer zone wise rinsing zone or pumping zone are operated can. Thus he can exchange gases between which he most chamber area and the second chamber area efficiently Reduce.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß eine Pumpe zum Abpumpen eines in dem dritten Kammerbereich befindlichen Gases vorgesehen ist. Die Pumpe weist den Vorteil auf, daß der dritte Kammerbereich bei spielsweise evakuierbar ist. Dabei können Prozeßgase, die aus dem ersten Kammerbereich in den dritten Kammerbereich gelan gen, mittels der Pumpe abgepumpt werden. Prozeßgase, die aus dem zweiten Kammerbereich in den dritten Kammerbereich gelan gen, können ebenfalls abgepumpt werden, so daß eine Durch mischung der Prozeßgase in dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich effizient vermindert beziehungsweise vermieden wird.Another embodiment of the device according to the invention provides that a pump for pumping out one in the third Chamber area located gas is provided. The pump has the advantage that the third chamber area is evacuable for example. Process gases that come from the first chamber area into the third chamber area pumped out. Process gases coming from the second chamber area into the third chamber area gene can also be pumped out, so that a through mixing the process gases in the first chamber area and the second chamber area efficiently reduced or is avoided.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß der dritte Kammerbereich mit einem im Ver gleich zum ersten Prozeßgas und zum zweiten Prozeßgas inerten Gas spülbar ist. Die Spülbarkeit des dritten Kammerbereiches ermöglicht den effizienten Abtransport von Prozeßgasen aus dem dritten Kammerbereich, die aus dem ersten Kammerbereich oder aus dem zweiten Kammerbereich in den dritten Kammerbe reich gelangen können. Somit ist der effiziente Abtransport von Gasen aus dem dritten Kammerbereich ermöglicht, wodurch eine Durchmischung der in dem ersten Kammerbereich und in dem zweiten Kammerbereich einleitbaren Gase vermindert bezie hungsweise vermieden wird. Another embodiment of the device according to the invention provides that the third chamber area with a ver inert to the first process gas and the second process gas Gas can be flushed. Flushability of the third chamber area enables the efficient removal of process gases the third chamber area that from the first chamber area or from the second chamber area into the third chamber area can get rich. This is the efficient removal allows gases from the third chamber area, whereby a mixing of the in the first chamber area and in the second chamber area introducible gases reduced or is avoided.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß der dritte Kammerbereich in eine Vielzahl von Kammerbereichen unterteilt ist, die jeweils un abhängig voneinander mit einem inerten Gas spülbar sind und/oder das in ihnen befindliche Gas abpumpbar ist. Die Ein teilung des dritten Kammerbereiches in eine Vielzahl von Kam merbereichen weist den Vorteil auf, daß beispielsweise auf einanderfolgende Kammerbereiche eine differentielle Pumpstufe bilden können, wobei ausgehend von einem Kammerbereich mit einem hohen Druck nachfolgend ein Kammerbereich mit entspre chend niedrigerem Druck realisiert werden kann. Der Diffe renzdruck zwischen zwei benachbarten Kammerbereichen kann so stetig vermindert werden. Zusätzlich können zwischen benach barten Kammerbereichen, die abgepumpt werden, ebenfalls Kam merbereiche angeordnet werden, die mittels eines Prozeßgases spülbar sind. Dies weist den Vorteil auf, daß sowohl diffe rentielle Pumpstufen sowie Spülstufen realisiert werden kön nen. Die unabhängige Steuerbarkeit der Vielzahl von Kammerbe reichen, die in dem dritten Kammerbereich angeordnet ist, er möglicht dabei, daß mittels einer entsprechenden Ansteuerung differentielle Pumpstufen beziehungsweise Spülstufen reali sierbar sind, die beispielsweise über entsprechende Ventile steuerbar sind. Somit kann je nach Verwendungszweck der Vor richtung eine unterschiedliche Abfolge der Vielzahl von Kam merbereichen in dem dritten Kammerbereich angeordnet werden. Hierdurch wird die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vor richtung erheblich gesteigert.Another advantageous embodiment of the invention Device provides that the third chamber area in a Variety of chamber areas is divided, each un can be purged with an inert gas depending on each other and / or the gas in them can be pumped out. The one division of the third chamber area into a variety of Kam mer areas has the advantage that, for example successive chamber areas a differential pump stage can form, starting from a chamber area with following a high pressure corresponds to a chamber area lower pressure can be realized. The diffe pressure between two adjacent chamber areas can be steadily reduced. In addition, between neighboring beard chamber areas that are pumped out, also came mer areas are arranged by means of a process gas are flushable. This has the advantage that both diffe profitable pumping stages as well as rinsing stages can be realized NEN. The independent controllability of the large number of Kammerbe range, which is arranged in the third chamber area, he possible that by means of an appropriate control differential pump stages or rinsing stages reali are able, for example, via appropriate valves are controllable. Depending on the intended use, the pre direction a different sequence of the multitude of Kam be arranged in the third chamber area. This increases the flexibility of the invention direction increased significantly.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß eine Kühlfalle in dem dritten Kammerbereich angeordnet ist, die zur Kondensation des ersten Prozeßgases oder des zweiten Prozeßgases geeignet ist. Hierdurch ist eine weitere Maßnahme in die erfindungsgemäße Vorrichtung inte grierbar, die zur Trennung des ersten Prozeßgases und des zweiten Prozeßgases geeignet ist. Another embodiment of the device according to the invention provides for a cold trap in the third chamber area is arranged for the condensation of the first process gas or the second process gas is suitable. This is one further measure inte in the device according to the invention gratable that for the separation of the first process gas and the second process gas is suitable.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein vierter Kammerbereich in der Kammer ange ordnet ist, in dem ein drittes Prozeßgas zur Abscheidung ei ner dritten Schicht einleitbar ist. Durch die vierte Prozeß kammer wird die Anwendbarkeit und Flexibilität der erfin dungsgemäßen Vorrichtung weiter erhöht, da somit ALD- Schichten abgeschieden werden können, die aus mehr als zwei Komponenten bestehen.Another embodiment of the device according to the invention provides that a fourth chamber area in the chamber is arranged in which a third process gas for separation ner third layer can be initiated. Through the fourth process chamber, the applicability and flexibility of the inventor device according to the invention further increased, since ALD Layers can be deposited that consist of more than two Components exist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein viertes Prozeßgas zusätzlich in den ersten Kammerbereich einleitbar ist. Das vierte Pro zeßgas weist den Vorteil auf, daß in den ersten Kammerbereich zwei Prozeßgase, nämlich das erste Prozeßgas und das vierte Prozeßgas eingeleitet werden. Durch zwei in einen Kammerbe reich eingeleitete Prozeßgase lassen sich zum Beispiel ge mischte Dielektrika wie zum Beispiel AL_a-Ti_b-O_c erzeugen. Durch Anordnung der Precursor für AL und O und Ti und O in 4 aufeinander folgenden Kammerbereichen wir eine entsprechende Monolagenfolge dieser Materialien erzeugt. Durch Änderung der Precursor während des Prozesses lassen sich dickere Schicht folgen, sogenannte Nanolaminate, erzeugen.A further advantageous embodiment of the device according to the invention provides that a fourth process gas can additionally be introduced into the first chamber area. The fourth process gas has the advantage that two process gases, namely the first process gas and the fourth process gas, are introduced into the first chamber region. For example, mixed dielectrics such as AL _a -Ti _b -O _c can be generated by two process gases introduced into a chamber region. By arranging the precursors for AL and O and Ti and O in 4 successive chamber areas, a corresponding monolayer sequence of these materials is generated. By changing the precursors during the process, thicker layers, so-called nanolaminates, can be created.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Vielzahl von Kammerbereichen einen ersten abpumpbaren Kammerbereich und einen zweiten ab pumpbaren Kammerbereich umfaßt, wobei in dem ersten abpumpba ren Kammerbereich ein erster Druck einstellbar ist und in dem zweiten abpumpbaren Kammerbereich ein zweiter Druck einstell bar ist, der kleiner als der erste Druck ist. Hierdurch ist beispielsweise eine differentielle Pumpstufe realisierbar, die ein Druckgefälle über den ersten abpumpbaren Kammerbe reich und den zweiten abpumpbaren Kammerbereich ermöglicht.Another advantageous embodiment of the invention The device provides that the plurality of chamber areas a first pumpable chamber area and a second comprises pumpable chamber area, wherein in the first abpumpba ren chamber area a first pressure is adjustable and in which second pumpable chamber area set a second pressure bar, which is less than the first pressure. This is for example a differential pump stage can be implemented, which a pressure drop across the first pumpable chamber rich and enables the second pumpable chamber area.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß eine Vorrichtung zur Plasmabehand lung eines auf dem Transportsystem anordenbaren Substrats vorgesehen ist. Die Plasmabehandlung, vorzugsweise in Form eines Remote-Plasmas, gewährleistet die Bedeckung der Ober fläche des Substrats mit reaktiven Molekülen, die für einen homogenen Start der ALD-Abscheidung vorteilhaft ist. Weiter hin gibt es ALD-Prozesse, bei denen in jedem Zyklus ein Plas ma gezündet werden muß, um einen Teil des Precursors abzu spalten. Erfindungsgemäß kann das Plasma dauerhaft in einem Kammerbereich brennen und das Substrat wird durch diesen Kam merbereich transportiert. Vorteilhaft ist dabei, daß die Zeit für eine wiederholte Stabilisierung eines jeweils neu gezün deten Plasmas entfallen kann. Weiterhin kann die Reaktivität des Precursors durch das Plasma erhöht werden.Another advantageous embodiment of the invention The device provides that a device for plasma treatment development of a substrate that can be arranged on the transport system is provided. The plasma treatment, preferably in the form a remote plasma ensures that the upper is covered surface of the substrate with reactive molecules that are suitable for a homogeneous start of ALD deposition is advantageous. more there are ALD processes in which there is a plasma in each cycle ma must be fired to remove part of the precursor columns. According to the invention, the plasma can be permanently in one Burn chamber area and the substrate will come through this transported area. It is advantageous that the time for repeated stabilization of a newly fired plasmas can be eliminated. Furthermore, the reactivity of the precursor can be increased by the plasma.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß eine Vorrichtung zur Ozonbehandlung eines auf dem Transportsystem angeordneten Substrats in der Kammer vor gesehen ist.Another embodiment of the device according to the invention provides that a device for ozone treatment on the substrate arranged in the transport system in the chamber is seen.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß eine Heizung zum Heizen des Substrats in der Kammer vorgesehen ist. Mittels der Heizung kann beispielswei se die Temperatur des Substrats so eingestellt werden, daß die jeweilige Abscheidung des ersten beziehungsweise des zweiten Precursors in einem vorteilhaften Temperaturbereich stattfinden kann.Another embodiment of the device according to the invention provides that a heater for heating the substrate in the Chamber is provided. By means of the heater, for example se the temperature of the substrate can be adjusted so that the respective deposition of the first or the second precursors in an advantageous temperature range can take place.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Heizung eine Lampe zum Bestrahlen des Substrats umfaßt.Another embodiment of the invention provides that the Heating comprises a lamp for irradiating the substrate.

Die Heizung oder Kühlung des Substrats und des Transportsy stems kann eine Widerstandsheizung, Lampenheizung oder Kühl vorrichtung umfassen. Zusätzlich kann das Substrat mit Lampen in einem RTP-Schritt (Rapid Thermal Process) zur Densifizie rung eines abgeschiedenen Dielektrikums geheizt werden. Dies kann zum Beispiel in einer Abscheidekammer oder Annealkammer durchgeführt werden. The heating or cooling of the substrate and the transport system Stems can be resistance heating, lamp heating or cooling device include. In addition, the substrate with lamps in an RTP step (Rapid Thermal Process) for densification tion of a deposited dielectric. This can, for example, in a separation chamber or anneal chamber be performed.

Beispielsweise ist das Substrat auch mittels einer Wider standsheizung beziehungsweise einer Kühlvorrichtung, die in dem Substrathalter angeordnet ist, auf eine vorgebbare Tempe ratur bringbar.For example, the substrate is also by means of a counter auxiliary heating or a cooling device that in the substrate holder is arranged on a predeterminable tempe ratur bringable.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß das Transportsystem einen Körper umfaßt, der eine Oberfläche aufweist, die um eine senkrecht zu der Ober fläche angeordnete Achse rotierbar ist, wobei die Vielzahl von Substrathaltern auf der Oberfläche angeordnet ist, so daß ein Substrathalter auf einem Kreisbogen um die Achse rotier bar ist und dabei den ersten Kammerbereich und den zweiten Kammerbereich durchläuft. Mit dieser Ausgestaltung der Erfin dung ist beispielsweise ein rotierendes Transportsystem rea lisierbar. Wenn das rotierende Transportsystem einen entspre chenden Durchmesser aufweist, so kann eine Vielzahl von Sub straten auf einem Kreisbogen auf dem Transportsystem angeord net werden. Die Rotationsgeschwindigkeit des Körpers und die Ausdehnung der Kammerbereiche bestimmt dabei die Verweildauer in den einzelnen Kammerbereichen, die beispielsweise entlang des Kreisbogens angeordnet werden.Another embodiment of the device according to the invention provides that the transport system comprises a body that has a surface that is perpendicular to the top surface arranged axis is rotatable, the plurality of substrate holders is arranged on the surface, so that a substrate holder on an arc rotating around the axis bar and the first chamber area and the second Passes through chamber area. With this configuration of the Erfin for example, a rotating transport system rea lisierbar. If the rotating transport system corresponds to one Adequate diameter, a variety of Sub straten arranged on a circular arc on the transport system be net. The speed of rotation of the body and the The extent of the chamber areas determines the length of stay in the individual chamber areas, for example along of the circular arc.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß das Transportsystem ein Transportband oder ei ne Vielzahl von Transportbändern umfaßt, die so angeordnet sind, daß ein mit dem Transportsystem verbundener Substrat halter mittels des Transportsystems entlang einer geschlosse nen Kurve transportierbar ist, die den Substrathalter durch den ersten Kammerbereich und durch den zweiten Kammerbereich führt.Another embodiment of the device according to the invention provides that the transport system is a conveyor belt or egg ne includes a plurality of conveyor belts arranged so are that a substrate connected to the transport system holder by means of the transport system along a closed NEN curve is transportable through the substrate holder the first chamber area and through the second chamber area leads.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß der die Querschnittsfläche für den Gasfluß zwischen erstem Kammerbereich und zweitem Kammerbe reich zumindest teilweise verschließbar ist, um einen Gasaus tausch zwischen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kam merbereich zu vermindern. Another advantageous embodiment of the invention The device provides that the cross-sectional area for the Gas flow between the first chamber area and the second chamber area is at least partially lockable to prevent gas exchange between the first chamber area and the second chamber to reduce the range.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Kammerwand in Richtung des Transportsy stems verschiebbar ist.Another embodiment of the device according to the invention provides that the chamber wall in the direction of the Transportsy stems is displaceable.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß das Transportsystem in Richtung der Kammerwand verschiebbar ist. Durch die Verschiebbarkeit der Kammerwand in Richtung Transportsystem beziehungsweise des Transportsy stems in Richtung Kammerwand kann ein zwischen dem Transport system und der Kammerwand bestehender Spalt vermindert wer den, um den Gasaustausch zwischen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich zu vermindern. Optional kann der Spalt zwischen dem Transportsystem und der Kammerwand ge schlossen werden, wenn zum Beispiel die Bewegung des Trans portsystems gestoppt würde. Hierzu ist die Abfolge: Stoppen des Transportsystems, Schließen des Spalts, Öffnen des Spalts und Bewegen des Transportsystems geeignet.Another embodiment of the device according to the invention provides that the transport system towards the chamber wall is movable. Due to the movability of the chamber wall towards the transport system or the Transportsy Stems towards the chamber wall can be between transport system and the chamber wall existing gap reduced to the gas exchange between the first chamber area and to reduce the second chamber area. Optionally can the gap between the transport system and the chamber wall ge be closed if, for example, the movement of the trans portsystems would be stopped. Here is the sequence: stop of the transport system, closing the gap, opening the gap and moving the transport system.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Abscheidung von dünnen Schichten auf einem Sub strat mit den Schritten:
With regard to the method, the object is achieved by a method for the deposition of thin layers on a substrate with the steps:

- Providing a device that is a transport system and a chamber with a first chamber area and a has a second chamber area and a chamber wall, the between the first chamber area and the second chamber area is richly arranged;
- Introducing a first process gas into the first chamber rich;
- Introducing a second process gas into the second chamber Area;
- placing a substrate on the transport system;
- Transporting the substrate by means of the transport system in the first chamber area, in which a first layer with atomic thickness is deposited on the substrate;
- Transporting the substrate by means of the transport system in the second chamber area, in which a second layer is deposited with an atomic blanket.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu geeignet, eine ALD- Abscheidung durchzuführen, wobei beispielsweise alternierend eine erste Substanz A und eine zweite Substanz B auf einem Substrat abgeschieden werden. Hierbei wird das erste Prozeß gas in dem ersten Kammerbereich und das zweite Prozeßgas in dem zweiten Kammerbereich eingeleitet. Der erste Kammerbe reich und der zweite Kammerbereich werden mittels der Kammer wand so voneinander getrennt, daß eine Durchmischung des er sten Prozeßgases und des zweiten Prozeßgases vermindert wird. Trotz der zwischen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich angeordneten Kammerwand ist das Substrat mit tels des Transportsystems in den ersten Kammerbereich und in den zweiten Kammerbereich transportierbar.The method according to the invention is suitable for an ALD Deposition, alternating for example a first substance A and a second substance B on one Substrate are deposited. This is the first process gas in the first chamber area and the second process gas in initiated the second chamber area. The first chamber heir become rich and the second chamber area by means of the chamber so separated from each other that a mixing of the he Most process gas and the second process gas is reduced. Despite that between the first chamber area and the second Chamber area arranged chamber wall is the substrate with means of the transport system in the first chamber area and in the second chamber area can be transported.

Ein vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, daß ein drit ter Kammerbereich zur Trennung des ersten Kammerbereich und des zweiten Kammerbereichs zwischen dem ersten Kammerbereich und dem zweiten Kammerbereich angeordnet ist und daß das in dem dritten Kammerbereich befindliche Gas mittels einer Pumpe abgepumpt wird. Mittels der Pumpe kann die Durchmischung des ersten Prozeßgases und des zweiten Prozeßgases vermindert werden.An advantageous method step provides that a third ter chamber area to separate the first chamber area and of the second chamber area between the first chamber area and the second chamber area is arranged and that in gas in the third chamber area by means of a pump is pumped out. The mixing of the first process gas and the second process gas reduced become.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der dritte Kammerbereich mittels eines inerten Gases gespült wird. Die Spülung des dritten Kammerbereiches mittels eines inerten Gases trägt dazu bei, daß die Durchmischung des ersten Prozeßgases und des zweiten Prozeßgases vermindert wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Schädigung des zu behandelnden Substrats und eine unerwünschte CVD-Abscheidung vermieden.Another advantageous embodiment of the invention The method provides that the third chamber area by means of an inert gas is purged. The flushing of the third Chamber area by means of an inert gas helps that the mixing of the first process gas and the second Process gas is reduced. This will be more advantageous Damage to the substrate to be treated and unwanted CVD separation avoided.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbei spielen und Figuren näher erläutert. Dabei kennzeichnen glei che Bezugszeichen gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Elemente.In the following, the invention will be described with reference to embodiments play and figures explained. Characterize same che reference numerals same or functionally the same Elements.

In den Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kammer mit einer Vielzahl von Kammerbereichen, durch die eine Vielzahl von Substraten mittels eines Transportsystems transpor tierbar ist; Figure 1 is a plan view of a chamber with a plurality of chamber areas through which a plurality of substrates can be transported by means of a transport system.

Fig. 2 die Draufsicht aus Fig. 1, wobei die Kammerberei che mit der sie charakterisierenden Funktion be zeichnet sind; FIG. 2 shows the top view from FIG. 1, the chamber areas being characterized by the function that characterizes them;

Fig. 3 ein Substrat, auf dem eine Vielzahl von Schichten abgeschieden ist; Fig. 3 is a substrate on which a plurality of layers is deposited;

Fig. 4 die Anordnung aus Fig. 3, wobei mittels eines Tem peraturschrittes eine Durchmischung der in Fig. 3 auf das Substrat abgeschiedenen Schichten stattge funden hat; FIG. 4 shows the arrangement from FIG. 3, wherein by means of a temperature step a mixing of the layers deposited on the substrate in FIG. 3 has taken place;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Transportsystem, das einen Substrathalter aufweist, auf dem ein Substrat ange ordnet ist, wobei zusätzlich eine Kammerwand darge stellt ist, die den ersten Kammerbereich von dem zweiten Kammerbereich trennt; Figure 5 shows a section through the transport system, which has a substrate holder on which a substrate is arranged, wherein in addition a chamber wall is Darge that separates the first chamber area from the second chamber area.

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für ein Transportsystem mit Transportbändern. Fig. 6 shows an embodiment for a transport system with conveyor belts.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich tung zur Durchführung einer ALD-Abscheidung dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine Kammer 10, die einen ersten Kammerbe reich 15, einen zweiten Kammerbereich 30, einen dritten Kam merbereich 65 und einen vierten Kammerbereich 95 umfaßt. In den ersten Kammerbereich 15 ist ein erstes Prozeßgas 20 ein leitbar. In den zweiten Kammerbereich 30 ist ein zweites Pro zeßgas 35 einleitbar. Weiterhin ist ein Transportsystem 45 angeordnet, auf dem eine Vielzahl von Substrathaltern 80 an geordnet ist. Auf den Substrathaltern 80 ist eine Vielzahl von Substraten 50 anordenbar.In Fig. 1 an example of a device according to the invention for performing an ALD deposition is shown. The device comprises a chamber 10 which comprises a first chamber region 15 , a second chamber region 30 , a third chamber region 65 and a fourth chamber region 95 . In the first chamber region 15 , a first process gas 20 can be conducted. In the second chamber region 30 , a second process gas 35 can be introduced . Furthermore, a transport system 45 is arranged on which a plurality of substrate holders 80 are arranged. On the substrate holders 80, a plurality of substrates 50 is arranged.

Beispielsweise ist auf dem Transportsystem 45 ein Substrat 5 angeordnet. In dem ersten Kammerbereich 15 wird auf das Sub strat 5 eine erste Schicht 25 abgeschieden. In dem zweiten Kammerbereich 30 wird auf das Substrat 5 eine zweite Schicht 40 abgeschieden. Der erste Kammerbereich 15 wird mittels ei ner Kammerwand 55 von dem zweiten Kammerbereich 30 getrennt. Ebenso wird der erste Kammerbereich 15 mittels einem dritten Kammerbereich 65 und vierten Kammerbereich 66 von dem zweiten Kammerbereich 30 getrennt.For example, a substrate 5 is arranged on the transport system 45 . In the first chamber region 15 , a first layer 25 is deposited on the substrate 5 . A second layer 40 is deposited on the substrate 5 in the second chamber region 30 . The first chamber region 15 is separated from the second chamber region 30 by means of a chamber wall 55 . Likewise, the first chamber region 15 is separated from the second chamber region 30 by means of a third chamber region 65 and fourth chamber region 66 .

Der dritte Kammerbereich 65 umfaßt eine Vielzahl von Kammer bereichen 75. Das Gas aus einer der Vielzahl der Kammerberei che 75 ist beispielsweise mittels einer Pumpe 70 abpumpbar. Hier sind beliebig viele Kammerbereiche für die Trennung der Prozeßgase möglich.The third chamber region 65 comprises a plurality of chamber regions 75 . The gas from one of the plurality of chamber areas 75 can be pumped out by means of a pump 70, for example. Any number of chamber areas for the separation of the process gases are possible here.

Weiterhin umfaßt eine der Vielzahl der Kammerbereiche 75 eine Kühlfalle 90, mittels der Gas in dem entsprechenden Kammerbe reich kondensierbar ist. Dies weist den Vorteil auf, daß Ver unreinigungen oder Prozeßgase der angrenzenden Prozeßkammern und Kammerbereiche ausgefällt werden können.Furthermore, one of the plurality of chamber areas 75 comprises a cold trap 90 , by means of which gas can be condensed in the corresponding chamber area. This has the advantage that Ver impurities or process gases from the adjacent process chambers and chamber areas can be precipitated.

Eine Prozeßkammer kann dabei größer als ein Wafer gebildet werden. In diesem Fall könnte beispielsweise die Bewegung des Transportsystems gestoppt werden und die Querschnittsfläche zwischen Kammerwand und Transportsystem geschlossen werden. Eine Prozeßkammer kann auch kleiner als ein Wafer gebildet sein. In diesem fall wird der Wafer Zonenweise beim Transport durch die Prozeßkammer bearbeitet. A process chamber can be formed larger than a wafer become. In this case, the movement of the Transport systems are stopped and the cross-sectional area between the chamber wall and the transport system. A process chamber can also be formed smaller than a wafer his. In this case, the wafer becomes zone by zone during transport processed through the process chamber.

Es ist eine vierte Prozeßkammer 95 vorgesehen, in der ein drittes Prozeßgas 100 zur Abscheidung einer dritten Schicht 105 auf das Substrat 5 eingeleitet wird.A fourth process chamber 95 is provided, in which a third process gas 100 for depositing a third layer 105 is introduced onto the substrate 5 .

Weiterhin wird ein viertes Prozeßgas 110 in den ersten Kam merbereich 15 eingeleitet. Dadurch lassen sich Gemische her stellen.Furthermore, a fourth process gas 110 is introduced into the first chamber 15 . This allows mixtures to be produced.

Die Vielzahl von Kammerbereichen 75 umfaßt einen ersten ab pumpbaren Kammerbereich 115 und einen zweiten abpumpbaren Kammerbereich 120. Mittels des ersten abpumpbaren Kammerbe reichs 115 und des zweiten abpumpbaren Kammerbereichs 120 wird eine differentielle Pumpstufe realisiert.The plurality of chamber areas 75 comprises a first pumpable chamber area 115 and a second pumpable chamber area 120 . A differential pump stage is implemented by means of the first pumpable chamber region 115 and the second pumpable chamber region 120 .

Weiterhin ist in der Kammer 10 eine Vorrichtung zur Plasmabe handlung 125 des Substrats 5 vorgesehen. Die Plasmabehand lung, vorzugsweise in Form eines Remote-Plasmas, gewährlei stet die Bedeckung der Oberfläche des Substrats mit reaktiven Molekülen, die für einen homogenen Start der ALD-Abscheidung vorteilhaft ist. Weiterhin gibt es ALD-Prozesse, bei denen in jedem Zyklus ein Plasma gezündet werden muß, um einen Teil des Precursors abzuspalten. Erfindungsgemäß kann das Plasma dauerhaft in einem Kammerbereich brennen und das Substrat wird durch diesen Kammerbereich transportiert. Weiterhin kann die Reaktivität des Precursors durch das Plasma erhöht wer den.Furthermore, a device for plasma treatment 125 of the substrate 5 is provided in the chamber 10 . The plasma treatment, preferably in the form of a remote plasma, ensures that the surface of the substrate is covered with reactive molecules, which is advantageous for a homogeneous start of the ALD deposition. There are also ALD processes in which a plasma must be ignited in each cycle in order to split off part of the precursor. According to the invention, the plasma can burn permanently in a chamber area and the substrate is transported through this chamber area. Furthermore, the reactivity of the precursor can be increased by the plasma.

Weiterhin ist vorgesehen, daß in der Kammer 10 eine Vorrich tung zur Durchführung eines Anneal-Schrittes angeordnet ist. Dies kann optional in einem zusätzlichen Kammerbereich ange ordnet sein. Durch den Anneal-Schritt wird zum Beispiel eine Densifizierung, ein Ausgleich der Stöchiometrie oder auch ein Austreiben von Verunreinigungen, zum Beispiel mit einer Was serstoffabsättigung von ungesättigten Bindungen (Störstel len), durchgeführt. Ebenso ist die Ausbildung einer Inter face-Schicht möglich. It is further provided that a device for carrying out an annealing step is arranged in the chamber 10 . This can optionally be arranged in an additional chamber area. Through the annealing step, for example, a densification, a compensation of the stoichiometry or also an expulsion of impurities, for example with a hydrogen saturation of unsaturated bonds (impurities), is carried out. The formation of an interface layer is also possible.

Auf dem Transportsystem 45 ist beispielsweise ein Substrat halter 80 angeordnet, auf dem das Substrat 5 angeordnet ist. Der Substrathalter 80 ist beispielsweise mit einer Wider standsheizung oder einer Lampenheizung ausgestattet, um das Substrat 5 während einer ALD-Abscheidung beziehungsweise CVD- Abscheidung auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen. Ebenso kann in dem Substrathalter 80 ein Kühlsystem 145 inte griert sein, welches das Substrat 5 auf eine vorgegebene Tem peratur abkühlen kann. Der Wechsel zwischen Aufheizen und Ab kühlen kann beispielsweise zwischen dem ersten Kammerbereich 15 und dem zweiten Kammerbereich 30 durchgeführt werden, um das Substrat auf eine für den jeweils nachfolgenden Abschei deprozeß geeignete Temperatur zu bringen. Hierzu ist bei spielsweise eine Lampenheizung für das Substrat geeignet, die das Substrat von oben oder von unten bestrahlt.On the transport system 45 , for example, a substrate holder 80 is arranged on which the substrate 5 is arranged. The substrate holder 80 is equipped, for example, with a resistance heater or a lamp heater in order to heat the substrate 5 to a predetermined temperature during an ALD deposition or CVD deposition. Likewise, a cooling system 145 can be integrated in the substrate holder 80 , which can cool the substrate 5 to a predetermined temperature. The change between heating and cooling can be carried out, for example, between the first chamber region 15 and the second chamber region 30 in order to bring the substrate to a temperature suitable for the subsequent deposition process. For this purpose, a lamp heater is suitable for the substrate, for example, which irradiates the substrate from above or from below.

Zur Abscheidung von Schichten wird zunächst ein Substrat 5 auf den Substrathalter 80 aufgebracht. Das Transportsystem 45 transportiert das Substrat 5 in den ersten Kammerbereich 15, in dem eine erste Schicht 25 auf dem Substrat 5 abgeschieden wird. Nachfolgend transportiert das Transportsystem 45 das Substrat 5 an der Kammerwand 55 vorbei in den ersten spülba ren Bereich 114 transportiert. Der Gegendruck des Spülgases in dem spülbaren Bereich 114 vermindert des Verbrauch von Prozeßgas. Nachfolgend transportiert das Transportsystem 45 das Substrat 5 an einer weiteren Kammerwand 55 vorbei in den abpumpbaren Kammerbereich 115 in dem mittels der Pumpe 70 Gas aus dem ersten Kammerbereich 115 abgepumpt wird. Das Substrat 5 passiert dabei eine weitere Kammerwand 55, die den ersten abpumpbaren Bereich 115 von dem zweiten abpumpbaren Bereich 120 trennt. Beispielsweise wird weiteres Gas aus dem zweiten abpumpbaren Bereich 120 abgepumpt, so daß eine Vermischung und Reaktion der Prozeßgase 20 und 25 vermieden wird.To deposit layers, a substrate 5 is first applied to the substrate holder 80 . The transport system 45 transports the substrate 5 into the first chamber region 15 , in which a first layer 25 is deposited on the substrate 5 . The transport system 45 then transports the substrate 5 past the chamber wall 55 into the first flushable area 114 . The back pressure of the purge gas in the purge area 114 reduces the consumption of process gas. The transport system 45 then transports the substrate 5 past a further chamber wall 55 into the pumpable chamber region 115, in which gas is pumped out of the first chamber region 115 by means of the pump 70 . The substrate 5 thereby passes a further chamber wall 55 , which separates the first pumpable area 115 from the second pumpable area 120 . For example, further gas is pumped out of the second pumpable region 120 , so that mixing and reaction of the process gases 20 and 25 is avoided.

Nachfolgend wird das Substrat 5 an weiteren Kammerwänden 55 vorbei transportiert und passiert beispielsweise eine Kühl falle 90. In der Kühlfalle 90 wird das in dem Kammerbereich der Kühlfalle 90 vorhandene Restgas kondensiert beziehungs weise abgepumpt. Hierdurch wird eine weitere Vermischung der in dem ersten Kammerbereich 15 und in dem zweiten Kammerbe reich 30 eingeleiteten Prozeßgase vermieden. Das Substrat 5 wird mittels des Transportsystems 45 in den zweiten Kammerbe reich 30 transportiert, in dem eine zweite Schicht 40 auf das Substrat 5 und somit auf die erste Schicht 25 abgeschieden wird.Subsequently, the substrate 5 is transported past further chamber walls 55 and passes, for example, a cold trap 90 . In the cold trap 90 , the residual gas present in the chamber area of the cold trap 90 is condensed or pumped out. This avoids further mixing of the process gases introduced in the first chamber region 15 and in the second chamber region 30 . The substrate 5 is transported by means of the transport system 45 in the second chamber 30 rich, in which a second layer 40 is deposited on the substrate 5 and thus on the first layer 25 .

Der weitere Transport des Substrats 5 mittels des Transport systems 45 führt das Substrat 5 an weiteren Kammerwänden 55 vorbei, bis das Substrat 5 eine Vorrichtung zur Plasmabehand lung 125 passiert, in der die Bedeckung der Oberfläche des Substrats mit reaktiven Molekülen durchgeführt wird, die für einen homogenen Start der ALD-Abscheidung vorteilhaft ist. Weiterhin können ALD-Prozesse durchgeführt werden, bei denen in jedem Zyklus ein Plasma gezündet werden muß, um einen Teil des Precursors abzuspalten. Das Plasma kann dauerhaft in ei nem Kammerbereich brennen und das Substrat wird durch diesen Kammerbereich transportiert. Weiterhin wird die Reaktivität des Precursors durch das Plasma erhöht.The further transport of the substrate 5 by means of the transport system 45 leads the substrate 5 past further chamber walls 55 until the substrate 5 passes through a device for plasma treatment 125 in which the surface of the substrate is covered with reactive molecules which are suitable for one homogeneous start of ALD deposition is advantageous. Furthermore, ALD processes can be carried out in which a plasma has to be ignited in each cycle in order to split off part of the precursor. The plasma can burn permanently in a chamber area and the substrate is transported through this chamber area. Furthermore, the reactivity of the precursor is increased by the plasma.

Das Transportsystem 45 transportiert das Substrat 5 auf einer geschlossenen Kurve, so daß das Substrat 5 nachfolgend wieder in den ersten Kammerbereich 15 eingebracht wird, in dem eine weitere Schicht mittels des in dem ersten Kammerbereich 15 eingeleiteten ersten Prozeßgases 20 auf das Substrat 5 abge schieden wird.The transport system 45 transports the substrate 5 on a closed curve, so that the substrate 5 is subsequently introduced again into the first chamber region 15 , in which a further layer is deposited on the substrate 5 by means of the first process gas 20 introduced in the first chamber region 15 ,

In Fig. 2 ist das Transportsystem aus Fig. 1 beispielhaft dargestellt, wobei in dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel die jeweiligen Kammerbereiche mit ihrer Funkti on bezeichnet sind.In Fig. 2, the transport system from Fig. 1 is shown by way of example, wherein in the embodiment shown in Fig. 2, the respective chamber areas are designated with their func on.

Im Kammerbereich PC 1 wird ein erstes Prozeßgas eingeleitet und eine erste Schicht abgeschieden. Nachfolgend wird mit ei nem inerten Gas radial von innen nach außen oder von außen nach innen gespült. In dem nächsten und übernächsten Kammer bereich wird abgepumpt, wobei eine differentielle Pumpstufe realisiert ist. Nachfolgend findet wieder ein radialer Gas fluß zum Spülen statt. Anschließend durchläuft das Substrat zwei weitere Pumpstufen und einen radialen Gasfluß. Dann wie der zwei Pumpstufen, bei denen jeweils noch eine Kühlfalle realisiert ist. Nachfolgend wird eine weitere Pumpstufe und ein radialer Gasfluß passiert, bis das Substrat in der Pro zeßkammer PC 2 angelangt ist, in der eine zweite Schicht mit atomarer Dicke auf das Substrat abgeschieden wird. Nachfol gend wird von dem Substrat 5 ein radialer Gasfluß, zwei Pumpstufen, ein weiterer radialer Gasfluß, eine Pumpstufe mit Kühlung, eine weitere Pumpstufe, ein radialer Gasfluß und ei ne weitere Pumpstufe durchlaufen. Das Substrat gelangt nun in einen Kammerbereich, in dem eine Plasmabehandlung durchge führt werden kann. Nachfolgend wird das Substrat durch einen Kammerbereich mit einer Pumpstufe, einer Kühlstufe, einer Pumpstufe und nachfolgend einem radialen Gasfluß hindurch transportiert, bis das Substrat wieder in dem ersten Kammer bereich PC 1 angelangt ist. Dort wird eine weitere Schicht abgeschieden, die der ersten abgeschiedenen Schicht ent spricht. Auf Grund der rotationssymmetrischen Anordnung kann das Transportsystem beispielsweise um eine Achse 160 rotie ren. Das Transportsystem 45 stellt dabei beispielsweise einen Drehteller dar.A first process gas is introduced in the chamber area PC 1 and a first layer is deposited. Subsequently, an inert gas is flushed radially from the inside to the outside or from the outside to the inside. Pumping takes place in the next and the next but one chamber area, a differential pump stage being implemented. Subsequently, a radial gas flow for purging takes place again. The substrate then passes through two further pump stages and a radial gas flow. Then like the two pump stages, each with a cold trap. A further pump stage and a radial gas flow are then passed until the substrate has reached the processing chamber PC 2 , in which a second layer with an atomic thickness is deposited on the substrate. Subsequently, a radial gas flow, two pump stages, a further radial gas flow, a pump stage with cooling, a further pump stage, a radial gas flow and a further pump stage are run through from the substrate 5 . The substrate now enters a chamber area in which a plasma treatment can be carried out. Subsequently, the substrate is transported through a chamber area with a pumping stage, a cooling stage, a pumping stage and subsequently a radial gas flow until the substrate has again reached the first chamber area PC 1 . A further layer is deposited there, which corresponds to the first layer deposited. Due to the rotationally symmetric arrangement of the transport system, for example, about an axis 160 Rotie ren. The transport system 45 is, for example, a turntable is.

In Fig. 3 ist ein Substrat 5 dargestellt, auf dem eine erste Schicht 25 aus einem Material A abgeschieden ist. Die erste Schicht 25 wird beispielsweise mit atomarer Dicke gebildet, wobei der Abscheideprozeß selbstbegrenzend ist. Nachfolgend wird eine zweite Schicht 40 auf die erste Schicht 25 abge schieden, die aus einem zweiten Material B besteht. Nachfol gend werden in Abfolge weitere Schichten A B A B . . . auf das Substrat abgeschieden. In dem dritten Kammerbereich 65 kann eine dritte Schicht 105 aus einem dritten Material C abge schieden werden. Durch die Reihenfolge und die Anzahl der je weiligen Materialschichten A, B und C ist beispielsweise ein genaues Mischungsverhältnis der jeweiligen Materialkomponen ten A, B und C herstellbar. FIG. 3 shows a substrate 5 on which a first layer 25 made of a material A is deposited. The first layer 25 is formed, for example, with an atomic thickness, the deposition process being self-limiting. Subsequently, a second layer 40 is deposited on the first layer 25 , which consists of a second material B. Subsequent layers of ABAB will follow. , , deposited on the substrate. In the third chamber region 65 , a third layer 105 made of a third material C can be deposited. The sequence and the number of the respective material layers A, B and C make it possible, for example, to produce an exact mixing ratio of the respective material components A, B and C.

Mit Bezug auf Fig. 4 ist beispielsweise ein optionaler Tem peraturschritt durchgeführt worden, bei dem eine Durch mischung der in Fig. 3 auf das Substrat 5 abgeschiedenen Schichten stattgefunden hat, so daß eine abgeschiedene Schicht 85 entsteht.With reference to FIG. 4, for example, an optional temperature step has been carried out in which a mixing of the layers deposited on the substrate 5 in FIG. 3 has taken place, so that a deposited layer 85 is formed.

Mit Bezug auf Fig. 5 ist die Kammerwand 55 dargestellt. In der Kammerwand 55 ist eine Ausnehmung 60 enthalten. Das auf dem Substrathalter 80 angeordnete Substrat 5 kann mittels des Transportsystems 45 an der Kammerwand 55 vorbei transportiert werden. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Kammerwand 55 auf das Substrat 5 oder auf das Transportsystem 45 absenkbar ist, so daß der Gasfluß zwischen der Kammerwand 55 und dem Trans portsystem 45 beziehungsweise zwischen der Kammerwand 55 und dem Substrat 5 unterbunden werden kann. Eine weitere Ausfüh rungsvariante sieht vor, daß das Transportsystem 45 anhebbar ist und in Richtung der Kammerwand 55 verschiebbar ist, so daß damit ebenfalls der Gasfluß zwischen der Kammerwand 55 und dem Substrat 5 beziehungsweise der Kammerwand 55 und Transportsystem 45 verhinderbar ist. Alternativ kann das Sub strat im Substrathalter versenkt werden.With reference to FIG. 5, the chamber wall 55 is shown. A recess 60 is contained in the chamber wall 55 . The substrate 5 arranged on the substrate holder 80 can be transported past the chamber wall 55 by means of the transport system 45 . It is further provided that the chamber wall 55 can be lowered onto the substrate 5 or onto the transport system 45 , so that the gas flow between the chamber wall 55 and the transport system 45 or between the chamber wall 55 and the substrate 5 can be prevented. A further variant of the embodiment provides that the transport system 45 can be raised and displaced in the direction of the chamber wall 55 , so that the gas flow between the chamber wall 55 and the substrate 5 or the chamber wall 55 and transport system 45 can also be prevented. Alternatively, the substrate can be sunk in the substrate holder.

Mit Bezug auf Fig. 6 ist das Transportsystem 45 mittels Transportbändern 165 realisiert. Beispielsweise sind in Fig. 6 vier Transportbänder 165 dargestellt. Diese sind dazu ge eignet, ein Substrat 5 auf einer geschlossenen Kurve durch den ersten Kammerbereich 15 und durch den zweiten Kammerbe reich 30 hindurchzuführen. Zusätzlich ist eine Kammerwand 55 zwischen dem ersten Kammerbereich 15 und dem zweiten Kammer bereich 30 angeordnet. With reference to FIG. 6, the transport system 45 is implemented by means of conveyor belts 165 . For example, four conveyor belts 165 are shown in FIG. 6. These are suitable for passing a substrate 5 on a closed curve through the first chamber region 15 and through the second chamber region 30 . In addition, a chamber wall 55 is arranged between the first chamber region 15 and the second chamber region 30 .

Mit Bezug auf Fig. 1 kann zusätzlich ein Kammerbereich 117 vorgesehen werden, der zum Be- und Entladen eines Substrats auf einem Substrathalter geeignet ist.With reference to FIG. 1, a chamber region 117 can additionally be provided, which is suitable for loading and unloading a substrate on a substrate holder.

Erfindungsgemäß werden die Reaktionsgase beim Betrieb der Kammer nicht pulsartig in die Kammer und somit nicht pulsar tig über das Substrat geleitet. Vielmehr findet die Abschei dung homogen gleichmäßig in der Kammer und gleichzeitig auf dem in der Kammer befindlichen Bereich des Substrats statt.According to the invention, the reaction gases during operation of the Chamber not pulsed into the chamber and therefore not pulsar tig passed over the substrate. Rather, the disagreement takes place dung homogeneously and evenly in the chamber the area of the substrate located in the chamber.

Claims

A device for depositing layers of atomic thickness on a substrate ( 5 ), comprising:
a chamber ( 10 ) with
a first chamber region ( 15 ) into which a first process gas ( 20 ) for depositing a first layer ( 25 ) on the substrate ( 5 ) can be introduced, and with
a second chamber area ( 30 ) into which a second process gas ( 35 ) for depositing a second layer ( 40 ) on the first layer ( 25 ) can be introduced;
a transport system (45) on which a plurality of sub straten can be arranged (50) to transport the substrates (50) by means of the transport system (45) in the first chamber portion (15) and into the second chamber portion (30),
characterized in that
a chamber wall ( 55 ) between the first chamber region ( 15 ) and the second chamber region ( 30 ) for separating the first chamber region ( 15 ) from the second chamber region ( 30 ) is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the chamber wall ( 55 ) has a recess ( 60 ) so that a substrate ( 5 ) which can be arranged on the transport system ( 45 ) can pass through the chamber wall ( 55 ).

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that a third chamber region ( 65 ) for separating the first chamber region ( 15 ) and the second chamber region ( 30 ) between the first chamber region ( 15 ) and the second chamber region ( 30 ) is arranged.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a pump ( 70 ) for pumping out a rich in the third Kammerbe ( 65 ) gas is provided.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the third chamber region ( 65 ) with a compared to he most process gas ( 20 ) and second process gas ( 35 ) inert gas can be flushed.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the third chamber region ( 65 ) is divided into a plurality of Kammerbe rich ( 75 ), each of which can be purged independently of one another with an inert gas and / or that in them located gas can be pumped out.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a cold trap ( 90 ) in the third chamber region ( 65 ) is arranged, which is provided for the condensation of the first process gas ( 20 ) or the second process gas ( 35 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a fourth chamber region ( 95 ) is arranged in the chamber ( 10 ) in which a third process gas ( 100 ) for the deposition of a third layer ( 105 ) can be introduced.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a fourth process gas ( 110 ) in the first chamber area ( 15 ) can be introduced.

10. The device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the plurality of chamber areas ( 75 ) comprises a first pumpable chamber area ( 115 ) and a second pumpable chamber area ( 120 ), wherein in the first pumpable chamber area ( 115 ) a first pressure can be set and in the second pumpable chamber area ( 120 ) a second pressure can be set which is less than the first pressure.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a device for plasma treatment of a on the trans port system ( 45 ) arranged substrate ( 5 ) in the chamber ( 10 ) is provided.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a device for ozone treatment of a on the transport system ( 45 ) arranged substrate ( 5 ) in the chamber ( 10 ) is provided.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that a heater ( 130 ) for heating the substrate ( 5 ) in the chamber ( 10 ) is provided.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the heater ( 130 ) comprises a lamp ( 135 ) for irradiating the sub strate ( 5 ).

15. The device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transport system ( 45 ) comprises a body ( 150 ) having a surface ( 155 ) which is arranged around an axis ( 160 ) perpendicular to the upper surface ( 155 ) ) is rotatable, the plurality of substrate holders ( 80 ) being arranged on the surface ( 155 ), so that a substrate holder ( 80 ) is rotatable on an arc around the axis ( 160 ) and thereby the most chamber area ( 15 ) and the passes through the second chamber region ( 30 ).

16. The device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transport system ( 45 ) comprises a conveyor belt ( 165 ) or a plurality of conveyor belts ( 165 ) which are arranged such that a with the transport system ( 45 ) connected sub strathalter ( 80 ) by means of the transport system ( 45 ) can be transported along a closed curve which guides the sub strathalter ( 80 ) through the first chamber region ( 15 ) and the second chamber region ( 30 ).

17. The device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the cross-sectional area ( 61 ) for the gas flow between the first chamber region ( 15 ) and the second chamber region ( 30 ) is at least partially closable to allow gas exchange between the first chamber region ( 15 ) and to reduce the second chamber area ( 30 ).

18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the transport system ( 45 ) for closing the cross-sectional area ( 61 ) can be stopped.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the chamber wall ( 55 ) is displaceable in the direction of the transport system ( 45 ).

20. The apparatus according to claim 16, characterized in that the transport system ( 45 ) in the direction of the chamber wall ( 55 ) is slidable ver.

21. A method for depositing layers with an atomic thickness on a substrate ( 5 ) with the steps:

- Providing a device having a transport system ( 45 ) and a chamber ( 10 ) with a first chamber region ( 15 ) and a second chamber region ( 30 ) and a chamber wall ( 55 ), which between the first chamber region ( 15 ) and second chamber region ( 30 ) is arranged;
- Introducing a first process gas ( 20 ) in the first chamber ( 15 );
- Introducing a second process gas ( 35 ) into the second chamber area ( 30 );
- arranging a substrate ( 5 ) on the transport system ( 45 );
- Transporting the substrate ( 5 ) by means of the transport system ( 45 ) into the first chamber region ( 15 ) in which a first layer ( 25 ) with an atomic thickness is deposited on the substrate ( 5 );
- Transporting the substrate ( 5 ) by means of the transport system ( 45 ) in the second chamber area ( 30 ) in which a second layer ( 40 ) is deposited with an atomic thickness.

22. The method according to claim 21, characterized in that a third chamber portion (65) is arranged to separate the first Kam merbereichs (15) and the second chamber portion (30) between the first chamber portion (15) and the second chamber portion (30) and that the gas in the third chamber area ( 65 ) is pumped out by means of a pump ( 70 ).

23. The method according to claim 22, characterized in that the third chamber region ( 65 ) is felt by means of an inert gas.