DE102015209503B4 - Reactor and method for treating a substrate - Google Patents

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Abstract

Ein Reaktor zur Behandlung eines Substrats weist eine Behandlungskammer, einen plattenförmigen ersten Elektrodenabschnitt, einen plattenförmigen zweiten Elektrodenabschnitt und eine Substratplatte, die in der Behandlungskammer angeordnet sind, auf. Die Substratplatte liegt dem ersten und dem zweiten Elektrodenabschnitt mit einem ersten Raum zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte und einem den ersten Raum umgebenden zweiten Raum zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte gegenüber. Eine Prozessgaszuführung ist ausgelegt, um ein Prozessgas in den ersten Raum zuzuführen. Eine Schutzgaszuführung ist ausgelegt, um ein Schutzgas in den zweiten Raum zuzuführen. Eine Spannungsquelle ist ausgelegt, um eine Spannung zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte zu erzeugen, um ein Prozessplasma in dem ersten Raum zu erzeugen, und eine Spannungsquelle ist ausgelegt, um eine Spannung zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte zu erzeugen, um ein Schutzgasplasma in dem zweiten Raum zu erzeugen.A reactor for treating a substrate includes a processing chamber, a plate-shaped first electrode portion, a plate-shaped second electrode portion, and a substrate plate disposed in the processing chamber. The substrate plate faces the first and second electrode portions with a first space between the first electrode portion and the substrate plate and a second space surrounding the first space between the second electrode portion and the substrate plate. A process gas supply is designed to feed a process gas into the first space. An inert gas supply is designed to supply a protective gas into the second space. A voltage source is configured to generate a voltage between the first electrode portion and the substrate plate to generate a process plasma in the first space, and a voltage source is configured to generate a voltage between the second electrode portion and the substrate plate to form a blanket gas plasma to create in the second room.

Description

Die vorliegende Anmeldung befasst sich mit einem Reaktor und einem Verfahren zur Behandlung eines Substrats, insbesondere unter Verwendung eines Reaktors, bei dem eine plattenförmige Elektrode einer Substratplatte gegenüberliegt, so dass zwischen der plattenförmigen Elektrode und dem Substrat ein Prozessplasma erzeugt werden kann. Solche Reaktoren sind als Parallelplattenreaktoren bekannt.The present application relates to a reactor and a method for treating a substrate, in particular using a reactor in which a plate-shaped electrode of a substrate plate opposite, so that between the plate-shaped electrode and the substrate, a process plasma can be generated. Such reactors are known as parallel plate reactors.

Parallelplattenreaktoren können ausgelegt sein, um Schichten auf einem Substrat abzuscheiden oder um ein Ätzen des Substrats zu bewirken. Parallelplattenreaktoren weisen in der Regel eine Behandlungskammer, sich gegenüberliegende Elektroden und eine Vakuumpumpe auf, um die Behandlungskammer zu evakuieren. Eine Prozessgaszufuhr ist vorgesehen, um Prozessgas in den Raum zwischen den Elektroden zuzuführen. Zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden wird eine Wechselspannung erzeugt, um ein Plasma in dem Raum zwischen den Elektroden zu erzeugen. Abhängig von dem verwendeten Prozessgas und den erzeugten Spannungen erfolgt durch das Plasma entweder eine Abscheidung einer Schicht auf einem zwischen den Elektroden angeordneten Substrat, oder findet ein Trockenätzen des zwischen den Elektroden angeordneten Substrats statt. Ein Beispiel für ein solches Abscheidungsverfahren ist ein PECVD-Prozess (PECVD = Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition = Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung).Parallel plate reactors may be configured to deposit layers on a substrate or to effect etching of the substrate. Parallel plate reactors typically include a treatment chamber, opposing electrodes and a vacuum pump to evacuate the treatment chamber. A process gas supply is provided to supply process gas into the space between the electrodes. An alternating voltage is generated between the opposing electrodes to generate a plasma in the space between the electrodes. Depending on the process gas used and the voltages generated, the plasma either deposits a layer on a substrate arranged between the electrodes, or carries out dry etching of the substrate arranged between the electrodes. An example of such a deposition process is a PECVD process (PECVD = Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).

Aus der US 2008/0 178 803 A1 ist ein Plasmareaktor bekannt, der eine obere Elektrode, die in eine innere und eine äußere Elektrode unterteilt ist, und eine Sockelelektrode aufweist. Unterschiedliche HF-Spannungen sind an die innere und die äußere Elektrode anlegbar. Ferner sind innere und äußere Prozessgaszuführungen vorgesehen, um Prozessgas zu Gaszuführungsöffnungen in der inneren und äußeren Elektrode zuzuführen.From the US 2008/0 178 803 A1 For example, a plasma reactor is known which has an upper electrode divided into inner and outer electrodes and a pedestal electrode. Different RF voltages can be applied to the inner and outer electrodes. Further, inner and outer process gas supplies are provided to supply process gas to gas supply ports in the inner and outer electrodes.

In der US 2010/0 119 727 A1 ist eine Beschichtungsvorrichtung beschrieben, die einen Gaszuführungskopf mit Gaszuführungsöffnungen und einem zentralen Bereich und einem Peripheriebereich aufweist. Eine erste und eine zweite Prozessgasversorgungseinheit sind vorgesehen, um ein erstes und ein zweites Prozessgas zu dem zentralen Bereich zuzuführen, um unter Energiezufuhr zu reagieren. Eine Spülgaszuführung ist vorgesehen, um Spülgas zu dem zentralen Bereich und dem Peripheriebereich zuzuführen.In the US 2010/0 119 727 A1 For example, a coating apparatus having a gas supply head with gas supply openings and a central area and a peripheral area is described. A first and a second process gas supply unit are provided to supply a first and a second process gas to the central area to react under energization. A purge gas supply is provided to supply purge gas to the central area and the periphery area.

Aus der US 2013/0 295 297 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen auf Halbleitersubstraten bekannt, bei der zwei konzentrisch angeordnete Düsenplatten Gas in zwei unterschiedliche Zonen oberhalb eines Substrats zuführen, wobei das Gas angeregt wird, um eine inneres Plasmafeld und eine äußeres Plasmafeld über dem Substrat zu erzeugen. Unabhängig steuerbare Leistungsquellen sind vorgesehen, um Leistungspegel und Plasmaintensität in jeder Zone einstellen zu können.From the US 2013/0 295 297 A1 For example, there is known an apparatus for forming thin films on semiconductor substrates in which two concentrically arranged nozzle plates supply gas in two distinct zones above a substrate, the gas being excited to produce an inner plasma field and an outer plasma field over the substrate. Independently controllable power sources are provided to adjust power levels and plasma intensity in each zone.

Aus der US 2014/0 123 900 A1 ist eine Gaszuführungsvorrichtung für eine Filmabscheidungsvorrichtung bekannt, bei der ein erster Gaszuführungskopf über einem Substrat angeordnet ist, um ein Reaktionsgas zuzuführen, um einen Reaktionsgasbereich über einem Substratträger zu erzeugen. Ein zweiter Gaszuführungskopf ist außerhalb des Substratträgers den ersten Gaszuführungskopf umgebend vorgesehen, um einen den Reaktionsgasbereich umgebenden Gasvorhang zu erzeugen.From the US 2014/01223900 A1 For example, a gas supply apparatus for a film deposition apparatus is known in which a first gas supply head is disposed above a substrate to supply a reaction gas to generate a reaction gas region over a substrate carrier. A second gas supply head is provided outside the substrate carrier surrounding the first gas supply head to produce a gas curtain surrounding the reaction gas region.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor und ein Verfahren zu schaffen, die neben einer verbesserten Behandlung des Substrats einen Schutz einer Behandlungskammer des Reaktors ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a reactor and a process which, in addition to improved treatment of the substrate, provide protection of a treatment chamber of the reactor.

Diese Aufgabe wird durch einen Reaktor gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.This object is achieved by a reactor according to claim 1 and a method according to claim 12.

Ausführungsbeispiele schaffen einen Reaktor zur Behandlung eines Substrats, mit folgenden Merkmalen:
einer Behandlungskammer;
einem plattenförmigen ersten Elektrodenabschnitt, einem plattenförmigen zweiten Elektrodenabschnitt und einer Substratplatte, die in der Behandlungskammer angeordnet sind, wobei die Substratplatte dem ersten und dem zweiten Elektrodenabschnitt mit einem ersten Raum zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte und einem den ersten Raum umgebenden zweiten Raum zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte gegenüberliegt;
einer Prozessgaszuführung, die ausgelegt ist, um ein Prozessgas in den ersten Raum zuzuführen;
einer Schutzgaszuführung, die ausgelegt ist, um ein Schutzgas in den zweiten Raum zuzuführen;
einer Spannungsquelle, die ausgelegt ist, um eine Spannung zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte zu erzeugen, um ein Prozessplasma in dem ersten Raum zu erzeugen; und
einer Spannungsquelle, die ausgelegt ist, um eine Spannung zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt und der Substratplatte zu erzeugen, um ein Schutzgasplasma in dem zweiten Raum zu erzeugen.Embodiments provide a reactor for treating a substrate, having the following features:
a treatment chamber;
a plate-shaped first electrode portion, a plate-shaped second electrode portion and a substrate plate disposed in the processing chamber, the substrate plate having the first and second electrode portions with a first space between the first electrode portion and the substrate plate and a second space surrounding the first space between the first space opposite to the second electrode portion and the substrate plate;
a process gas supply adapted to supply a process gas into the first space;
an inert gas supply adapted to supply an inert gas into the second space;
a voltage source configured to generate a voltage between the first electrode portion and the substrate plate to generate a process plasma in the first space; and
a voltage source configured to generate a voltage between the second electrode portion and the substrate plate to generate a blanket gas plasma in the second space.

Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zur Behandlung eines Substrats, das ein Bereitstellen eines entsprechenden Reaktors, ein Positionieren eines zu behandelnden Substrats in dem ersten Raum auf der Substratplatte, und ein Erzeugen des Prozessplasmas in dem ersten Raum, um das Substrat zu behandeln, und gleichzeitiges Erzeugen des Schutzgasplasmas in dem zweiten Raum, um das Prozessplasma abzuschirmen, aufweist.Embodiments provide a method for treating a substrate that includes providing a corresponding reactor Positioning a substrate to be treated in the first space on the substrate plate, and generating the process plasma in the first space to treat the substrate and simultaneously generating the inert gas plasma in the second space to shield the process plasma.

Bei Ausführungsbeispielen wird somit ein Schutzgasplasma erzeugt, das ein Prozessplasma seitlich umgibt, durch das das Prozessplasma abgeschirmt wird. Somit kann zum einen die Kammerwand der Behandlungskammer gegen das Prozessplasma abgeschirmt werden, so dass eine Beeinträchtigung der Kammerwand durch das Prozessplasma reduziert und bestenfalls verhindert werden kann. Des Weiteren kann das Prozessplasma selbst abgeschirmt werden, so dass eine Verunreinigung durch Fremdatome unterbunden werden kann.In embodiments, a shielding gas plasma is thus generated which laterally surrounds a process plasma, by which the process plasma is shielded. Thus, on the one hand, the chamber wall of the treatment chamber can be shielded against the process plasma, so that an impairment of the chamber wall by the process plasma can be reduced and at best prevented. Furthermore, the process plasma itself can be shielded, so that contamination by foreign atoms can be suppressed.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Reaktors; und 1 a schematic side view of an embodiment of a reactor; and

2 eine schematische Draufsicht auf eine plattenförmige erste Elektrode und eine plattenförmige zweite Elektrode. 2 a schematic plan view of a plate-shaped first electrode and a plate-shaped second electrode.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Reaktors zur Behandlung eines Substrats. Der Reaktor kann beispielsweise ein PECVD-Reaktor sein, der ausgelegt ist, um eine Schichtabscheidung auf einem Substrat zu bewirken. Beispielsweise kann der Reaktor ausgelegt sein, um Isolationsschichten, beispielsweise SiO2 auf einem Halbleitersubstrat, beispielsweise einem Siliziumsubstrat, abzuscheiden. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Reaktor ausgelegt sein, um ein chemisches Trockenätzen des Substrats durchzuführen. Die Parameter, die erforderlich sind, um entsprechende Plasmen für eine entsprechende Behandlung eines Substrats zu erzeugen, wie z. B. Temperatur, Druck, und erzeugte Spannungen, sind Fachleuten geläufig und bedürfen daher hierin keiner weiteren Erläuterung. 1 shows a schematic view of an embodiment of a reactor for treating a substrate. For example, the reactor may be a PECVD reactor designed to effect a layer deposition on a substrate. For example, the reactor may be designed to deposit insulating layers, for example SiO 2, on a semiconductor substrate, for example a silicon substrate. In alternative embodiments, the reactor may be configured to perform dry chemical etching of the substrate. The parameters required to generate appropriate plasmas for a corresponding treatment of a substrate, such as. As temperature, pressure, and voltages generated are known to those skilled in the art and therefore need no further explanation herein.

Wie in 1 gezeigt ist, weist der Reaktor eine Behandlungskammer 10 auf. Die Behandlungskammer ist gegen die Atmosphäre abgedichtet und mit einer Vakuumpumpe 12 gekoppelt. Die Vakuumpumpe 12 ist ausgelegt, um einen geeigneten niedrigen Druck in der Behandlungskammer 10 zu erzeugen, beispielsweise in einem Bereich von 20 bis 100 Pa. Eine erste Elektrode 14 und eine zweite Elektrode 16 sind in der Behandlungskammer 10 angeordnet und liegen einer Substratplatte 18, die ebenfalls in der Behandlungskammer 10 angeordnet ist, gegenüber. Die erste Elektrode stellt einen ersten Elektrodenabschnitt dar und die zweite Elektrode stellt einen zweiten Elektrodenabschnitt dar. Wie in 2 gezeigt ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erste plattenförmige Elektrode 14 rund und die zweite plattenförmige Elektrode 16 ist kreisförmig. Die erste und zweite Elektrode 14 und 16 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können die plattenförmigen Elektroden andere Formen aufweisen, beispielsweise oval, rechteckig, quadratisch usw. Bei Ausführungsbeispielen ist die zweite Elektrode die erste Elektrode vollständig umgebend angeordnet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode Unterbrechungen aufweisen. Die Substratplatte weist ein leitfähiges Material auf und dient als Gegenelektrode bei der Erzeugung des jeweiligen Plasmas.As in 1 is shown, the reactor has a treatment chamber 10 on. The treatment chamber is sealed against the atmosphere and with a vacuum pump 12 coupled. The vacuum pump 12 is designed to provide a suitable low pressure in the treatment chamber 10 to produce, for example, in a range of 20 to 100 Pa. A first electrode 14 and a second electrode 16 are in the treatment chamber 10 arranged and lie a substrate plate 18 who are also in the treatment chamber 10 is arranged opposite. The first electrode represents a first electrode portion and the second electrode represents a second electrode portion. As in FIG 2 is shown, in the illustrated embodiment, the first plate-shaped electrode 14 round and the second plate-shaped electrode 16 is circular. The first and second electrodes 14 and 16 are arranged concentrically to each other. In alternative embodiments, the plate-shaped electrodes may have other shapes, such as oval, rectangular, square, etc. In embodiments, the second electrode is disposed completely surrounding the first electrode. In alternative embodiments, the second electrode may include breaks. The substrate plate has a conductive material and serves as a counter electrode in the generation of the respective plasma.

Die Elektroden 14 und 16 und die Substratplatte 18 sind derart in der Behandlungskammer 10 angeordnet, dass sich zwischen der ersten Elektrode 14 und der Substratplatte 18 ein erster Raum 20 befindet. Die zweite Elektrode 16 und die Substratplatte 18 sind derart in der Behandlungskammer 10 angeordnet, dass sich zwischen denselben ein zweiter Raum 22 befindet, der den ersten Raum 20 umgibt. In dem ersten Raum ist ein Substrat 24, das behandelt werden soll, auf der Substratplatte 18 angeordnet.The electrodes 14 and 16 and the substrate plate 18 are so in the treatment chamber 10 arranged that between the first electrode 14 and the substrate plate 18 a first room 20 located. The second electrode 16 and the substrate plate 18 are so in the treatment chamber 10 arranged that between them a second space 22 is the first room 20 surrounds. In the first room is a substrate 24 To be treated on the substrate plate 18 arranged.

Der Reaktor weist eine Prozessgaszuführung 40 auf, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel Perforationen 42 durch die erste Elektrode 14, einen Verteiler 44 und eine Speiseleitung 46 aufweist. Die Speiseleitung 46 kann mit einem Prozessgasreservoir 48 gekoppelt sein. Das Prozessgasreservoir 48 kann einen Druckgeber 50 aufweisen, um Prozessgas unter Druck über die Speiseleitung 46, den Verteiler 44 und die Perforationen 42 in den ersten Raum 20 zuzuführen. Der Verteiler 44 kann beispielsweise die Form einer Haube aufweisen, die die Oberseite der ersten Elektrode 14 bedeckt.The reactor has a process gas supply 40 on, in the embodiment shown perforations 42 through the first electrode 14 , a distributor 44 and a feed line 46 having. The feed line 46 can with a process gas reservoir 48 be coupled. The process gas reservoir 48 can be a pressure transducer 50 have to process gas under pressure via the feed line 46 , the distributor 44 and the perforations 42 in the first room 20 supply. The distributor 44 may, for example, have the shape of a hood which is the top of the first electrode 14 covered.

Der Reaktor weist ferner eine Schutzgaszuführung 60 auf, die Perforationen 62 durch die zweite Elektrode 16, einen Verteiler 64 und eine Speiseleitung 66 aufweist. Die Speiseleitung 66 kann mit einem Schutzgasreservoir 68 gekoppelt sein, das einen weiteren Druckgeber aufweisen kann, um Schutzgas unter Druck durch die Speiseleitung 66, den Verteiler 64 und die Perforationen 62 in den zweiten Raum 22 zuzuführen.The reactor also has a protective gas supply 60 on, the perforations 62 through the second electrode 16 , a distributor 64 and a feed line 66 having. The feed line 66 can with a protective gas reservoir 68 be coupled, which may have a further pressure transducer to shield gas under pressure through the feed line 66 , the distributor 64 and the perforations 62 in the second room 22 supply.

Die Prozessgaszuführung 40 ist somit ausgelegt, um das zur Erzeugung eines Prozessplasmas in dem ersten Raum 20 erforderliche Prozessgas bzw. Prozessgasgemisch zuzuführen. Die Schutzgaszuführung 60 ist somit ausgelegt, um das zur Erzeugung eines Schutzgasplasmas in dem zweiten Raum 22 erforderliche Schutzgas bzw. Schutzgasgemisch zuzuführen.The process gas supply 40 is thus designed to generate a process plasma in the first space 20 supply required process gas or process gas mixture. The inert gas supply 60 is thus designed to generate a shielding gas plasma in the second space 22 supply required protective gas or inert gas mixture.

Der Reaktor weist ferner Spannungsquellen auf, um zur Erzeugung der Plasmen erforderliche Spannungen zwischen der ersten Elektrode 14 und der Substratplatte 18 sowie zwischen der zweiten Elektrode 16 und der Substratplatte 18 zu erzeugen. Eine erste Spannungsquelle 80 ist zwischen die erste Elektrode 14 und Masse geschaltet. Eine zweite Spannungsquelle 82 ist zwischen die zweite Elektrode 16 und Masse geschaltet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Gleichspannungsquelle 84 zwischen die Substratplatte 18 und Masse geschaltet. Die Gleichspannungsquelle 84 kann ausgelegt sein, um eine geeignete Gleichvorspannung an der Substratplatte zu erzeugen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Substratplatte mit Masse verbunden sein. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann eine Spannungsquelle direkt zwischen die erste Elektrode 14 und die Substratplatte 18 geschaltet sein und eine Spannungsquelle kann direkt zwischen die zweite Elektrode und die Substratplatte 18 geschaltet sein. The reactor further includes voltage sources to provide voltages required to generate the plasmas between the first electrode 14 and the substrate plate 18 and between the second electrode 16 and the substrate plate 18 to create. A first voltage source 80 is between the first electrode 14 and ground switched. A second voltage source 82 is between the second electrode 16 and ground switched. In the embodiment shown is a DC voltage source 84 between the substrate plate 18 and ground switched. The DC voltage source 84 may be configured to produce a suitable DC bias on the substrate plate. In alternative embodiments, the substrate plate may be connected to ground. In alternative embodiments, a voltage source may be directly between the first electrode 14 and the substrate plate 18 be connected and a voltage source can be directly between the second electrode and the substrate plate 18 be switched.

Die erste Spannungsquelle 80 ist ausgelegt, um eine Wechselspannung zwischen der ersten Elektrode 14 und der Substratplatte 18 zu erzeugen, die geeignet ist, um ein Prozessplasma 100 in dem ersten Raum 20 zu erzeugen, wie durch gestrichelte Linien 100 in 1 angedeutet ist. Die zweite Spannungsquelle 82 ist ausgelegt, um eine Wechselspannung zwischen der zweiten Elektrode 16 und der Substratplatte 18 zu erzeugen, die geeignet ist, um ein Schutzgasplasma in dem zweiten Raum 22 zu erzeugen, wie durch gestrichelte Linien 102 in 1 angedeutet ist. Das Schutzgasplasma 102 umgibt das Prozessgasplasma 100, so dass das Schutzgasplasma 102 eine Plasmaabschirmung darstellt, die das Prozessplasma 100 gegen die Kammerwände der Behandlungskammer 10 abschirmt.The first voltage source 80 is designed to be an AC voltage between the first electrode 14 and the substrate plate 18 to generate, which is suitable to a process plasma 100 in the first room 20 to generate, as by dashed lines 100 in 1 is indicated. The second voltage source 82 is designed to provide an AC voltage between the second electrode 16 and the substrate plate 18 which is suitable to a shielding gas plasma in the second space 22 to generate, as by dashed lines 102 in 1 is indicated. The protective gas plasma 102 surrounds the process gas plasma 100 so that the inert gas plasma 102 represents a plasma shield, which is the process plasma 100 against the chamber walls of the treatment chamber 10 shields.

Als Prozessgas können jegliche Prozessgase bzw. Prozessgasgemische verwendet werden, die geeignet sind, um eine gewünschte Behandlung des Substrats 24 zu bewirken. Als Schutzgas können beispielsweise Inertgase, wie z. B. Helium, Neon, Argon, Krypton Xenon, Radon oder Gemische derselben verwendet werden.As the process gas, any process gases or process gas mixtures that are suitable for a desired treatment of the substrate can be used 24 to effect. As protective gas, for example, inert gases, such as. As helium, neon, argon, krypton xenon, radon or mixtures thereof may be used.

Im Betrieb wird in dem ersten Raum 20 ein Prozessplasma erzeugt, indem entsprechendes Prozessgas über die Prozessgaszuführung 40 zugeführt wird und eine entsprechende Spannung über die erste Spannungsquelle 80 zwischen der ersten Elektrode 14 und der Substratplatte 18 erzeugt wird. Gleichzeitig wird in dem Raum 22 ein Schutzgasplasma erzeugt, indem Schutzgas über die Schutzgaszuführung 60 zugeführt wird und eine entsprechende Spannung durch die zweite Spannungsquelle 82 zwischen der zweiten Elektrode 16 und der Substratplatte 18 erzeugt wird. Somit wird ein das Prozessplasma seitlich umgebendes Schutzgasplasma erzeugt, das einer Abschirmung sowohl der Prozesskammerwand als auch des Prozessplasmas selbst dient. Somit ist es möglich, eine Kammerbeschichtung zu vermeiden, um ein regelmäßiges Reinigen der Anlagen und somit Ausfallzeiten verhindern zu können. Des Weiteren kann eine Verunreinigung des Prozessplasmas durch Fremdatome unterbunden werden, wodurch beispielsweise hergestellte Schichten eine höhere Qualität aufweisen können, da eine höhere Reinheit und somit weniger Defekte erreicht werden können.In operation, in the first room 20 generates a process plasma by corresponding process gas via the process gas supply 40 is supplied and a corresponding voltage across the first voltage source 80 between the first electrode 14 and the substrate plate 18 is produced. At the same time in the room 22 generates a protective gas plasma by inert gas via the protective gas supply 60 is supplied and a corresponding voltage through the second voltage source 82 between the second electrode 16 and the substrate plate 18 is produced. Thus, a protective gas plasma laterally surrounding the process plasma is generated which serves to shield both the process chamber wall and the process plasma itself. Thus, it is possible to avoid a chamber coating in order to prevent regular cleaning of the equipment and thus downtime. Furthermore, contamination of the process plasma by impurities can be prevented, whereby, for example, produced layers can have a higher quality, since a higher purity and thus fewer defects can be achieved.

Bei Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode die erste Elektrode umgeben. Bei Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode konzentrisch zu der ersten Elektrode angeordnet sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode rund sein und die zweite Elektrode ringförmig sein. Somit kann ein näherungsweise ringförmiges Schutzgasplasma erzeugt werden, wobei an der Außenseite eine torusartige Ausdehnung des Schutzgasplasmas auftreten kann.In embodiments, the second electrode may surround the first electrode. In embodiments, the second electrode may be disposed concentric with the first electrode. In embodiments, the first electrode may be round and the second electrode may be annular. Thus, an approximately annular shielding gas plasma can be generated, wherein on the outside of a torus-like expansion of the protective gas plasma can occur.

Um einen Gasfluss aufrechtzuerhalten, um eine Vermengung der Plasmen zu verhindern, können in der Substratplatte 18 Perforationen 120 vorgesehen sein. Die Vakuumpumpe 12 ist an einer von dem ersten Raum 20 abgewandten Seite der Substratplatte 18 mit dem Inneren der Behandlungskammer 10 gekoppelt. Die Perforationen 120 ermöglichen einen Gasfluss von dem ersten Raum 20 zu der Vakuumpumpe 12. Ein Gasfluss von dem zweiten Raum 22 zu der Vakuumpumpe 12 kann um die seitlichen Ränder der Substratplatte 18 erfolgen. Alternativ können weitere Perforationen 122 in der Substratplatte 18 vorgesehen sein, die einen Gasfluss von dem zweiten Prozessraum 22 zu der Vakuumpumpe 12 ermöglichen.In order to maintain a gas flow to prevent mixing of the plasmas may occur in the substrate plate 18 perforations 120 be provided. The vacuum pump 12 is at one of the first room 20 opposite side of the substrate plate 18 with the interior of the treatment chamber 10 coupled. The perforations 120 allow a gas flow from the first room 20 to the vacuum pump 12 , A gas flow from the second room 22 to the vacuum pump 12 can around the lateral edges of the substrate plate 18 respectively. Alternatively, there may be more perforations 122 in the substrate plate 18 be provided, which is a gas flow from the second process room 22 to the vacuum pump 12 enable.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Elektrode separat voneinander dargestellt. Die erste und zweite Elektrode können über einen Isolator, der in einem Zwischenraum zwischen denselben angeordnet ist, miteinander verbunden sein. Weiterhin alternativ können die erste und die zweite Elektrode einstückig ausgebildet sein und mit einer gemeinsamen Spannungsquelle verbunden sein, nämlich wenn die zur Erzeugung der beiden Plasmen erzeugte Spannung identisch ist. In einem solchen Fall können der erste Elektrodenabschnitt und der zweite Elektrodenabschnitt Abschnitte einer gemeinsamen einstückigen Elektrode sein.In the described embodiment, the first and second electrodes are shown separately from each other. The first and second electrodes may be connected to each other via an insulator interposed therebetween. Furthermore, alternatively, the first and the second electrode may be integrally formed and connected to a common voltage source, namely when the voltage generated to produce the two plasmas is identical. In such a case, the first electrode portion and the second electrode portion may be portions of a common one-piece electrode.

Des Weiteren kann die Substratplatte 18 wie die Elektrode in 2 in eine runde Innenplatte und eine kreisrunde Außenplatte unterteilt sein, wobei die Plattenflächen den Flächen der dem Substrat gegenüber angeordneten Elektrodenflächen entsprechen. Die Substratplatten können räumlich getrennt oder über einen Isolator, der in einem Zwischenraum zwischen denselben angeordnet ist, miteinander verbunden sein. Es können über die Spannungsquellen 80 und 82 unterschiedliche Spannungen zwischen innerer Substratplatte und erster Elektrode 14 und äußerer Substratplatte und zweiter Elektrode 16 erzeugt werden.Furthermore, the substrate plate 18 like the electrode in 2 be divided into a round inner plate and a circular outer plate, wherein the plate surfaces correspond to the surfaces of the substrate opposite the electrode surfaces. The substrate plates may be spatially separated or interconnected via an insulator disposed in a gap therebetween. It can be via the voltage sources 80 and 82 different voltages between the inner substrate plate and the first electrode 14 and outer substrate plate and second electrode 16 be generated.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen die Prozessgaszuführung und die Schutzgaszuführung Perforationen durch die erste bzw. zweite Elektrode auf. Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist es möglich, das Prozessgas und/oder das Schutzgas durch Perforationen in der Substratplatte zuzuführen. Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, Prozessgas und Schutzgas in der gleichen Richtung zuzuführen, um eine turbulente Strömung zu vermeiden. Zur Vermeidung einer turbulenten Strömung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Fläche des ersten Elektrodenabschnitts, die der Substratplatte gegenüberliegt, im Wesentlichen identisch zu der Fläche der zweiten Elektrode, die der Substratplatte gegenüberliegt, zu gestalten. Beispielsweise kann die in der Substratplatte gegenüberliegende Fläche des ersten Elektrodenabschnitts sich um nicht mehr als 10% von der der Substratplatte gegenüberliegenden Fläche des zweiten Elektrodenabschnitts unterscheiden. Unter einem plattenförmigen Gegenstand wird hierin ein Gegenstand verstanden, der sich gegenüberliegende Hauptoberflächen aufweist, die durch Seitenflächen verbunden sind, wobei die Fläche der Hauptoberflächen größer ist als die der Seitenflächen.In the described embodiment, the process gas supply and the inert gas supply perforations through the first and second electrodes. In alternative embodiments, it is possible to supply the process gas and / or the inert gas through perforations in the substrate plate. It has been shown that it is advantageous to supply process gas and inert gas in the same direction in order to avoid a turbulent flow. To avoid a turbulent flow, it has also proven to be advantageous to design the surface of the first electrode section, which is opposite to the substrate plate, substantially identical to the surface of the second electrode, which is opposite to the substrate plate. For example, the surface of the first electrode portion opposite in the substrate plate may differ by not more than 10% from the surface of the second electrode portion opposite to the substrate plate. By a plate-shaped article herein is meant an article having opposed major surfaces joined by side surfaces, the surface area of the major surfaces being greater than that of the side surfaces.

Die Prozessgaszuführung 40 und/oder die Schutzgaszuführung 60 können eine jeweilige Massenflusssteuerung aufweisen, die es ermöglicht, die Flussrate der Gaszuführung einzustellen. Durch Einstellung der Flussrate ist es möglich, eine turbulente Strömung weitestgehend zu vermeiden. Somit ist es möglich, durch Einstellen der sich gegenüberliegenden Flächen zwischen erstem Elektrodenabschnitt und Substratplatte und zwischen zweitem Elektrodenabschnitt und Substratplatte und durch Einstellen der Flussrate im wesentlichen identische Strömungsgeschwindigkeiten der beiden Gasströme zu erreichen, was zur Vermeidung turbulenter Strömungen beiträgt.The process gas supply 40 and / or the protective gas supply 60 may have a respective mass flow control, which makes it possible to adjust the flow rate of the gas supply. By adjusting the flow rate, it is possible to avoid a turbulent flow as much as possible. Thus, by adjusting the opposing areas between the first electrode portion and substrate plate and between the second electrode portion and substrate plate and adjusting the flow rate, it is possible to achieve substantially identical flow velocities of the two gas streams, which helps avoid turbulent flows.

Claims (14)

Reaktor zur Behandlung eines Substrats, mit folgenden Merkmalen: einer Behandlungskammer (10); einem plattenförmigen ersten Elektrodenabschnitt (14), einem plattenförmigen zweiten Elektrodenabschnitt (16) und einer Substratplatte (18), die in der Behandlungskammer (10) angeordnet sind, wobei die Substratplatte (18) dem ersten und dem zweiten Elektrodenabschnitt (14, 16) mit einem ersten Raum (20) zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt (14) und der Substratplatte (18) und einem den ersten Raum (20) seitlich umgebenden zweiten Raum (22) zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt (16) und der Substratplatte (18) gegenüberliegt; einer Prozessgaszuführung (40), die ausgelegt ist, um ein Prozessgas in den ersten Raum (20) zuzuführen; einer Schutzgaszuführung (60), die ausgelegt ist, um ein Schutzgas in den zweiten Raum (22) zuzuführen; einer Spannungsquelle (80), die ausgelegt ist, um eine Spannung zwischen dem ersten Elektrodenabschnitt (14) und der Substratplatte (18) zu erzeugen, um ein Prozessplasma (100) in dem ersten Raum (20) zu erzeugen; und einer Spannungsquelle (82), die ausgelegt ist, um eine Spannung zwischen dem zweiten Elektrodenabschnitt (16) und der Substratplatte (18) zu erzeugen, um ein Schutzgasplasma in dem zweiten Raum (22) zu erzeugen.Reactor for treating a substrate, comprising: a treatment chamber ( 10 ); a plate-shaped first electrode section ( 14 ), a plate-shaped second electrode section ( 16 ) and a substrate plate ( 18 ) stored in the treatment chamber ( 10 ) are arranged, wherein the substrate plate ( 18 ) the first and second electrode sections ( 14 . 16 ) with a first room ( 20 ) between the first electrode section ( 14 ) and the substrate plate ( 18 ) and one the first room ( 20 ) laterally surrounding second space ( 22 ) between the second electrode portion ( 16 ) and the substrate plate ( 18 ) is opposite; a process gas supply ( 40 ), which is designed to be a process gas in the first room ( 20 ); an inert gas supply ( 60 ), which is designed to inject a protective gas into the second space ( 22 ); a voltage source ( 80 ) designed to provide a voltage between the first electrode portion ( 14 ) and the substrate plate ( 18 ) to generate a process plasma ( 100 ) in the first room ( 20 ) to create; and a voltage source ( 82 ) which is designed to provide a voltage between the second electrode section ( 16 ) and the substrate plate ( 18 ) to generate an inert gas plasma in the second space ( 22 ) to create. Reaktor nach Anspruch 1, bei dem der zweite Elektrodenabschnitt (16) konzentrisch zu dem ersten Elektrodenabschnitt (14) angeordnet ist und den ersten Elektrodenabschnitt (14) umgibt.Reactor according to Claim 1, in which the second electrode section ( 16 ) concentric with the first electrode section ( 14 ) and the first electrode section ( 14 ) surrounds. Reaktor nach Anspruch 2, bei dem der erste Elektrodenabschnitt (14) rund ist und bei dem der zweite Elektrodenabschnitt (16) ringförmig ist.Reactor according to Claim 2, in which the first electrode section ( 14 ) is round and wherein the second electrode section ( 16 ) is annular. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine der Substratplatte (18) gegenüberliegende Fläche des ersten Elektrodenabschnitts (14) sich um nicht mehr als 10% von einer der Substratplatte (18) gegenüberliegenden Fläche des zweiten Elektrodenabschnitts (16) unterscheidet.Reactor according to one of Claims 1 to 3, in which one of the substrate plates ( 18 ) opposite surface of the first electrode portion ( 14 ) not more than 10% of one of the substrate plates ( 18 ) opposite surface of the second electrode portion ( 16 ) is different. Reaktor nach Anspruch 4, bei dem die der Substratplatte (18) gegenüberliegende Fläche des ersten Elektrodenabschnitts (14) gleich der der Substratplatte (18) gegenüberliegenden Fläche des zweiten Elektrodenabschnitts (16) ist.Reactor according to claim 4, in which the substrate plate ( 18 ) opposite surface of the first electrode portion ( 14 ) equal to the substrate plate ( 18 ) opposite surface of the second electrode portion ( 16 ). Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Prozessgaszuführung (40) erste Perforationen (42) durch den ersten Elektrodenabschnitt (14) und eine Prozessgaszuführleitung (46) zum Zuführen des Prozessgases zu den ersten Perforationen (42) aufweist.Reactor according to one of claims 1 to 5, wherein the process gas supply ( 40 ) first perforations ( 42 ) through the first electrode section ( 14 ) and a process gas supply line ( 46 ) for supplying the process gas to the first perforations ( 42 ) having. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Schutzgaszuführung (60) zweite Perforationen (62) durch den zweiten Elektrodenabschnitt (16) und eine Schutzgaszuführleitung (66) zum Zuführen des Schutzgases zu den zweiten Perforationen (62) aufweist.Reactor according to one of Claims 1 to 6, in which the protective gas feed ( 60 ) second perforations ( 62 ) through the second electrode section ( 16 ) and a protective gas supply line ( 66 ) for supplying the protective gas to the second perforations ( 62 ) having. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der eine Vakuumpumpe (12) aufweist, die auf einer von dem ersten Raum abgewandten Seite der Substratplatte (18) mit dem Inneren der Behandlungskammer (10) gekoppelt ist, wobei die Substratplatte (18) dritte Perforationen (120) aufweist, die einen Gasfluss von dem ersten Raum (20) zu der Vakuumpumpe (12) ermöglichen.Reactor according to one of claims 1 to 7, which is a vacuum pump ( 12 ), which on a side facing away from the first space side of the substrate plate ( 18 ) with the interior of the treatment chamber ( 10 ), wherein the substrate plate ( 18 ) third Perforations ( 120 ) having a gas flow from the first space ( 20 ) to the vacuum pump ( 12 ) enable. Reaktor nach Anspruch 8, bei dem die Substratplatte (18) ferner vierte Perforationen (122) aufweist, die einen Gasfluss von dem zweiten Prozessraum (22) zu der Vakuumpumpe (12) ermöglichen.Reactor according to Claim 8, in which the substrate plate ( 18 ) fourth perforations ( 122 ) having a gas flow from the second process space ( 22 ) to the vacuum pump ( 12 ) enable. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der erste und der zweite Elektrodenabschnitt (14, 16) durch voneinander elektrisch isolierte Elektroden gebildet sind.Reactor according to one of Claims 1 to 9, in which the first and second electrode sections ( 14 . 16 ) are formed by mutually electrically insulated electrodes. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Spannungsquellen (80, 82) durch eine gemeinsame Spannungsquelle gebildet sind, die ausgelegt ist, um die gleiche Spannung an dem ersten und dem zweiten Elektrodenabschnitt (14, 16) zu erzeugen.Reactor according to one of Claims 1 to 10, in which the voltage sources ( 80 . 82 ) are formed by a common voltage source, which is designed to be the same voltage at the first and the second electrode portion ( 14 . 16 ) to create. Verfahren zur Behandlung eines Substrats, mit folgenden Merkmalen: Bereitstellen eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 11; Positionieren eines zu behandelnden Substrats (24) in dem ersten Raum (20) auf der Substratplatte (18); Erzeugen des Prozessplasmas (100) in dem ersten Raum (20), um das Substrat (24) zu behandeln, und gleichzeitiges Erzeugen des Schutzgasplasmas (102) in dem zweiten Raum (22), um das Prozessplasma (100) abzuschirmen.A method of treating a substrate, comprising: providing a reactor according to any one of claims 1 to 11; Positioning a substrate to be treated ( 24 ) in the first room ( 20 ) on the substrate plate ( 18 ); Generating the process plasma ( 100 ) in the first room ( 20 ) to the substrate ( 24 ), and simultaneously generating the protective gas plasma ( 102 ) in the second room ( 22 ) to the process plasma ( 100 ) shield. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Behandlung des Substrats (24) eine CVD-Behandlung aufweist.Method according to claim 12, wherein the treatment of the substrate ( 24 ) has a CVD treatment. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Behandlung des Substrats (24) eine Ätzbehandlung aufweist.Method according to claim 12, wherein the treatment of the substrate ( 24 ) has an etching treatment.
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