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DE69510132T2 - Vakuumkammer für Ultrahochvakuumbehandlung bei hoher Temperatur - Google Patents

Vakuumkammer für Ultrahochvakuumbehandlung bei hoher Temperatur

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Publication number
DE69510132T2
DE69510132T2 DE69510132T DE69510132T DE69510132T2 DE 69510132 T2 DE69510132 T2 DE 69510132T2 DE 69510132 T DE69510132 T DE 69510132T DE 69510132 T DE69510132 T DE 69510132T DE 69510132 T2 DE69510132 T2 DE 69510132T2
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DE
Germany
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pressure
substrate
chamber
housing
vacuum
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DE69510132T
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Robert Davenport
Jaim Nulman
Seshadri Ramaswami
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Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumverarbeitungsausrüstung. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Erzeugung und Aufrechterhaltung von Ultrahochvakuumumgebungen, in welchen Substrate, darunter auch Halbleitersubstrate, durch Bedampfen oder andere Verfahren verarbeitet werden können.
  • Dünnfilmablagerungsvorrichtungen und -techniken werden neben anderen Techniken dazu verwendet, um Filmschichten auf Halbleitersubstraten zu schaffen. Ein wohlbekanntes Ablagerungsverfahren nach Stand der Technik ist Vakuumbedampfen. Eine Vakuumbedampfungsvorrichtung umfaßt im allgemeinen eine Hochvakuumkammer, welche das Substrat umschließt, und ein Target, welches aus dem Material, das auf dem Substrat abgelagert werden soll, zusammengesetzt ist. Eine negative Spannung, welche am Target angelegt ist, erregt ein Edelgas (üblicherweise Argon), welches in die Kammer eingeleitet wird, in einen Plasmazustand. Ionen des Plasmas beschießen das Target und brechen Partikel des Targetmaterials vom Target in Richtung des Substrats los. Diese Partikel lagern sich auf dem Substrat ab, um den gewünschten Film zu bilden. In einigen Bedampfungsverfahrensanwendungen kann das Substrat auf Temperaturen in der Größenordnung von 450ºC bis 510ºC erwärmt werden, um die Filmschicht, die durch Bedampfen auf dem Substrat abgelagert wurde, wieder zu verflüssigen.
  • Eine Verbindung aus einer Grobpumpe und einer Kryopumpe wird üblicherweise zur Schaffung des Vakuums in der Bedampfungskammer verwendet. Wo die Kammer auf einer Temperatur von ungefähr unter 300ºC gehalten wird, kann die Grobpumpe den Druck innerhalb der Kammer auf ungefähr 10&supmin;³ Torr verringern, und die Kryopumpe kann dann den Kammerdruck auf einen Druck in der Größenordnung von 10&supmin;&sup8; Torr verringern.
  • Um den Einschluß von Unreinheiten oder Verschmutzungen im Film, der auf dem Substrat abgelagert wird, so gering wie möglich zu halten, wird es allgemein als wünschenswert betrachtet, die Bedampfungskammer auf dem höchstmöglichen Vakuum, das heißt auf dem geringstmöglichen Druck, zu halten. Jedoch je größer das Vakuum in der Kammer und je höher die Temperatur in der Kammer sind, desto größer ist das Einströmen von unerwünschten Wasserstoffmolekülen aufgrund des Ausgasens von Wasserstoffmolekülen aus den Kammerbestandteilen in die Kammer.
  • Da Wasserstoff eine unerwünschte Verunreinigung in dem abgelagertem Film darstellt, sind das höchste Vakuum und die höchste Temperatur, mit denen die Bedampfungskammer betrieben werden kann, durch die Leistungsfähigkeit der Kryopumpe beim Entfernen von Wasserstoff beschränkt. Aufgrund der niederen Kondensationstemperatur von Wasserstoff sind Kryopumpen relativ unwirksam beim Entfernen von Wasserstoff. Die Schwierigkeit des Aufrechterhaltens eines ausreichend geringen Partialdrucks von Wasserstoff hat die Fähigkeit von bestehenden Bedampfungskammern zum Betrieb mit hohen Temperaturen und mit Ultrahochvakuum beschränkt.
  • Die Bedampfungsablagerung von Aluminiumfilmen auf Halbleitersubstraten ist eine Anwendung, bei der Ultrahochvakuum bei hohen Temperaturen besonders wünschenswert ist. Das Ultrahochvakuum wird dazu verwendet, um eine reine Umgebung in der Kammer zu erhalten. Der Kammerdruck für das Bedampfen, im allgemeinen so hoch wie der Millitorr-Bereich, wird üblicherweise erreicht, daß zuerst die Kammer auf einen Ultrahochvakuumsdruck im 10&supmin;&sup8; Torr Bereich evakuiert wird, um Verschmutzungen aus der Kammer zu entfernen, und dann die Kammer mit einem sauberen Verfahrensgas auf einen Gesamtkamrnerdruck, der bei ungefähr 10&supmin;³ Torr gehalten wird, wiederbefüllt wird ("Wiederbefüllung")
  • Hohe Substrattemperaturen werden verwendet, um die Stufenbedeckung des abgelagerten Films zu verstärken, das bedeutet, daß die Fähigkeit des Films, Löcher und Furchen in der Oberfläche des Halbleitersubstrats völlig aufzufüllen, verbessert wird. Höhere Temperaturen fördern die Ausbreitung der abgelagerten Atome, um etwaige Spalten aufzufüllen und die Dicke des Films, so wie er abgelagert wird, auszugleichen, was "Rückfluß" genannt wird. Geringerer Kammerdruck fördert das Rückfließen des Ablagerungsmaterials auf dem Substrat durch Verminderung des Auftretens von rückflußbehindernden Verschmutzungen auf der Substratoberfläche. Das Rückfließen kann entweder gleichzeitig mit der Ablagerung der Filmschicht am Ende des Ablagerungsschritts oder in einer eigenen, dem Rückfließen gewidmeten Kammer auftreten.
  • Für den Aluminiumrückfluß wird im allgemeinen das Substrat durch Erhitzen des Stützelements, welches das Substrat während der Verarbeitung hält, erwärmt. Diese Erwärmung verstärkt das Ausgasen von Wasserstoff aus dem Stützelement. Das heiße Stützelement erwärmt auch die Kammerwände und andere innere Bestandteile durch seine Abstrahlung, wodurch deren Wasserstoffausgasungrate erhöht wird. Folglich haben bestehende Sputterablagerungskammern einen Kammerdruck von ungefähr 1,5 · 10&supmin;&sup8; Torr bei einer Substrattemperatur von 510ºC erzielt. Bei diesem Temperatur- und Druckverhältnis ist Wasserstoff der Hauptgasbestandteil in der Kammer. Die begrenzte Fähigkeit der Kryopumpe, Wasserstoff zu pumpen, in Verbindung mit dem Ausgasen von Wasserstoff durch die Kammerbestandteile schafft einen Gleichgewichtspunkt bei diesem Temperatur- und Druckverhältnis, wenn eine Kryopumpe als die Hochvakuumpumpe verwendet wird. Jedoch kann Rückfluß bei Temperaturen bis zu 650ºC erreicht werden, wobei sich höhere Temperaturen günstig auf die Rückflußrate und die Rückflußqualität auswirken.
  • Daher besteht Bedarf daran, höhere Vakuumniveaus und/oder höhere Temperaturen innerhalb der Vakuumkammer zu schaffen, um die Stufenbedeckung des abgelagerten Films zu verbes sern, den Zeitaufwand für den Rückfluß zu verringern und/oder die Verunreinigungskonzentration im Film zu verringern. Alternativ dazu würde das Erzielen eines höheren Vakuums, d. h. niederere Druckniveaus, den Einsatz geringerer Rückflußtemperaturen zum Erzielen eines gewünschten Rückflusses der Ablagerungsschicht erlauben, da sich weniger rückflußbehindernde Verschmutzungen auf dem Substrat bei dem geringeren Druck bilden. Durch Verringern der Rückflußtemperatur wird auch die Gefahr einer Beschädigung der auf dem Substrat ausgebildeten Bausteine verringert.
  • Als Antwort auf den obigen Bedarf schafft die vorliegende Erfindung die Vakuumverarbeitungsvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 und das Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 14. Weitere vorteilhafte Eigenschaften, Aspekte und Details der Erfindung gehen deutlich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Die Ansprüche verstehen sich als ein erster nicht beschränkender Versuch des Festlegens der Erfindung in allgemeinen Begriffen.
  • Die vorliegende Erfindung setzt eine Kryopumpe in Verbindung mit einer Getterpumpe ein, damit ein höheres Vakuum bei angehobenen Temperaturen innerhalb eines Gehäuses erzeugt werden kann, zum Beispiel innerhalb einer Hochvakuumkammer, wie dies eine Sputterkammer ist.
  • Die Getterpumpe entfernt ausgegasten Wasserstoff aus der Vakuumkammer, wodurch es der Kryopumpe ermöglicht wird, den Kammerdruck auf ein niedereres Niveau (höheres Vakuum) zu verringern, als es die Kryopumpe alleine erzielen könnte.
  • Die Erfindung wird umfassender verstanden, und weitere Vorteile werden augenscheinlich werden, wenn ein Bezug zwischen der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung und den folgenden Zeichnungen hergestellt ist, wobei Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise aufgebrochen, einer beispielhaften Vakuumkammer der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 2 eine Teilquerschnittsansicht der beispielhaften Vakuumkammer der vorliegenden Erfindung ist, welche die Getterpumpe im Schnitt darstellt; und
  • Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Getterpumpplattenanordnung ist, welche nutzbringend mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
  • Fig. 1 und 2 stellen ein Gehäuse wie eine Vakuumkammer 10 zur Verarbeitung eines Halbleitersubstrats 8 dar. Die Kammer 10 umfaßt ein Substratstützelement oder einen Substrattisch 12, ein Sputtertarget 14, einen Gaseinlaß 16, in welchem ein Gas, vorzugsweise ein Edelgas wie Argon, zugeführt wird, und einen Auslaß 18. Das Target 14 ist vorzugsweise ein herkömmliches Magnetron-Sputtertarget wie jenes, das im United States Patent, Nr. 5,242,566, Parker, beschrieben wird, und der Tisch 12 ist vorzugsweise von innen beheizt. Der Tisch 12 umfaßt eine herkömmliche innere Heizung (nicht gezeigt) wie die im United States Patent, Nr. 5,228,501, Tepman, beschriebene.
  • Um die Kammer 10 auf ein Ultrahochvakuum hinunter zu pumpen, umfaßt die Kammer 10 eine Grobpumpe 20, die an die Kammerauslaßöffnung 18 angeflanscht ist, eine Kryopumpe 22, durch ein Ventil 24 mit der Auslaßöffnung 18 verbunden, und eine Getterpumpe 26, welche innerhalb der Kammer 10 benachbart und vorzugsweise unterhalb des Tisches 12 angeordnet ist.
  • Der Zweck der Grobpumpe 20 ist es, anfänglich den Kammerdruck auf ein Niveau zu verringern, auf welchem eine Kryopumpe wirksam arbeiten kann, typischerweise ungefähr 1 · 10&supmin;³ Torr. Die Kryopumpe 22 wird dann eingesetzt, um den Kammerdruck auf einen Druck so gering wie ungefähr 7 · 10&supmin;&sup9; Torr abzusenken. Die Getterpumpe 26 arbeitet, um Wasserstoff und möglicherweise andere reaktive Gase, welche in die Kammer 10 hauptsächlich aufgrund des Ausgasens von Kammerbestandteilen gelangen, zu entfernen. Die Kryopumpe 22 dient dazu, das Argonverfahrensgas aus der Kammer 10 auszustoßen.
  • In einem bevorzugten Verfahren zum Ablagern von Aluminiumfilm auf einem Halbleitersubstrat 8, welches Löcher oder Riefen in seiner oberen Oberfläche aufweist, wird der Tischheizer betrieben, um den Tisch 12 und das Substrat 8 auf Temperaturen bis zu 650ºC aufzuheizen. In herkömmlichen Sputtersystemen konnten solch hohe Temperaturen gemeinsam mit einem Kammerdruck auf so geringem Niveau wie 5 bis 7 · 10&supmin;&sup9; Torr nicht erzielt werden, da bei dieser Temperatur und diesem Druck der Tisch 12 und vielleicht andere Kammerbestandteile Wasserstoff mit einer größeren Geschwindigkeit ausgasen würden, als eine herkömmliche Kryopumpe 22 sie entfernen könnte.
  • Im Gegensatz dazu unter Einsatz unserer Erfindung entfernt die Getterpumpe 26 ausreichend Wasserstoff durch Chemisorption, um es der Verbindung der Kryopumpe 22 mit der Getterpumpe 26 zu erlauben, den Kammerdruck auf ungefähr 5 bis 7 · 10&supmin;&sup9; Torr zu halten. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, das Substrat 8 auf einer höheren Temperatur zu halten, wodurch die Stufenabdeckung des abgelagerten Films zunimmt und/oder die Zeit, welche dem Film zum Rückfluß zugedacht werden muß, sich verkürzt. Solch eine hohe Temperatur kann gleichzeitig mit dem Ultrahochvakuum erzielt werden, um so die Verunreinigungen im abgelagerten Film zu minimieren.
  • Die Grobpumpe 20 und die Kryopumpe 22 sind von herkömmlichem Aufbau. Die Grobpumpe 20 kann eine herkömmliche mechanische Pumpe sein, obwohl andere Pumpen, die in der Lage sind, den Kammerdruck in einen Bereich von 1 · 10&supmin;³ Torr abzusenken, ebenfalls geeignet wären.
  • Die Kryopumpe 22 umfaßt vorzugsweise eine herkömmliche Verflüssigergruppe 23, welche mehrfache Kühlflächen, durch welche flüssiges Helium fließt, aufweist. Gase, die mit den Kühlflächen in Kontakt treten, verflüssigen und fließen nach unten über die Verflüssigergruppe ab, um sich in einer/einem Ausstoßkammer/Ventil zu sammeln. Eine solche Anordnung von mehrfachen Kühlflächen in einer Kryopumpe wird genau im United States Patent, Nr. 4,873,833, Pfeiffer et al., welches hier zur Gänze zum Zwecke der Bezugnahme zitiert ist, gezeigt.
  • Obwohl die Erfindung mit einer herkömmlichen Getterpumpe ausgeführt sein könnte, zeigen Fig. 1 und 2 die Details des Aufbaus der bevorzugten Getterpumpe 26. Die Getterpumpe 26 ist vorzugsweise als ein Paar von rechteckigen Platten 30 aus Gettermaterial aufgebaut, obwohl die Plätten 30 aus einem nicht getternden Grundmaterial, welches das getternde Material plattiert oder anderswie darauf aufgebracht hat. Jede der Platten 30 ist vorzugsweise in ein Faltenprofil, wie in Fig. 1 gezeigt, gefaltet. Obwohl jede der Platten 30 so gezeigt wird, daß sie ein gefälteltes Element umfaßt, so können mehrere gefältelte Elemente 31 übereinander gestapelt werden, um jede der getternden Platten 30 wie in Fig. 3 gezeigt auszubilden. Jede der Platten 30 endet an jedem Ende derselben in einem Stützflansch 34, und eine Stange 36 erstreckt sich vom Kammerboden und verbindet sich mit dem Stützflansch 34, um die Platte 30 über dem Kammerboden zu halten. Eine elektrische Durchführung 32 erstreckt sich durch den Kammerboden, um elektrischen Strom für eine innere elektrische Widerstandsheizung 13 (gezeigt in Fig. 2) einzuleiten, welche innerhalb jeder der Platten 30 aufrechterhalten wird.
  • Wenn eine reaktive Gasart wie Wasserstoff eine der Platten 30 kontaktiert, wird sie sorbiert (d. h. gegettert), vor zugsweise in die Platte 30 chemisorbiert. Wenn daher reaktive Gasarten innerhalb der Kammer 10 bei ultraniederem Kammerdruck, zum Beispiel bei einem Druck von weniger als 1,5 · 10&supmin;&sup8; Torr, diffundieren oder umherwandern, werden sie bei Kontakt mit den Platten chemisorbiert. Der Oberflächenbereich des Gettermaterials der Platten 30 ist groß genug ausgelegt, um für die Chemisorption des ausgasenden Wasserstoffes in einem Maße zu sorgen, daß der niedere Kammerdruck von 5 bis 7 · 10&supmin;&sup9; Torr aufrecht erhalten werden kann. Jedoch wird eine nicht reaktive Gasart, wie dies Argon ist, welches üblicherweise als Verfahrensgas verwendet wird, nicht in das Gettermaterial absorbiert.
  • Die Getterplatten 30 werden vorzugsweise direkt unterhalb des Substrattisches 12, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, angebracht, so daß der Tisch 12 als ein Schild zwischen dem Substrat 8 und den Getterplatten 30 eingesetzt wird. Wenn sich daher irgendwelche Partikel von den Getterplatten 30 ablösen sollten, ist es höchst unwahrscheinlich, daß sich solche Partikel auf dem Substrat 8 ablagern und dieses dadurch verunreinigen. Die Getterplatten können anderenorts in der Kammer angeordnet werden, solange die oberste Oberfläche der Platten 30 unter der oberen Oberfläche des Substrats 8 angeordnet ist, wobei das Substrat auf dem Stützelement wie in Fig. 1 und 2 gezeigt positioniert ist. Zusätzlich können elektrisch geerdete Schilde 40, die den Bereich zwischen Target 14 und dem Substratstützelement 12 umgeben, plaziert werden, um das Plasma auf einen Bereich über des Substrats 8 zu begrenzen, so daß Sputtern der Getterplatten 30, die unter dem Substrat angeordnet sind, verhindert wird. Jedoch sind die Platten 30 auch so hoch wie möglich unterhalb dem Substrat 8 angeordnet, um den Abstand zwischen den Platten 30 und dem Substrat 8 so gering wie möglich zu halten und dadurch die Chemisorption von reaktiven Arten in der Nähe der Oberfläche des Substrats 8 in höchstem Maße zu erzielen. Der Bereich nahe der Substratoberfläche 8 ist derjenige, wo es am wesent lichsten ist, die Konzentration von Verunreinigungen wie Wasserstoff geringstmöglich zu halten, um diese Verunreinigungen nicht in den abgelagerten Film einzubauen.
  • Die Getterpumpe 26 arbeitet, indem sie chemisch aktive Stoffe wie Wasserstoff sorbiert, vorzugsweise chemisorbiert, sie hat aber praktisch keine Wirkung auf Edelgase wie Argon, welches als hauptsächliches Verfahrensgas für Sputtern eingesetzt wird. Daher kann die Getterpumpe 26 dafür verwendet werden, bestehende Kammern 10 ohne die Notwendigkeit, die Gasflüsse in der Kammer 10 neu zu ordnen oder sie neu zu kalibrieren, aufzurüsten.
  • Das bevorzugte Material für die Platten 30 ist ein nicht verdampfbares Gettermaterial, das nach vielzähligen Verfahrensdurchläufen in der Kammer regeneriert werden kann, indem es hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Ein bevorzugtes Gettermaterial stellt ein Zirkonium-Aluminium Material dar, wie es von Saes Getters S. p. A., Mailand, Italien unter der Bezeichnung SORB-AC st101 verkauft wird. Ein zusätzliches Gettermaterial, das in der Kammer verwendet werden kann, wird ebenfalls durch Saes Getters S. p. A. unter der Bezeichnung st707 verkauft, wobei es sich um eine Zirkonium-Vanadium-Eisen Legierung handelt. Das st101 Material wird bevorzugt, weil es einen vernachlässigbaren Eisengehalt aufweist.
  • Als ein Ergebnis der sich anhäufenden Menge an reaktiven Gasarten, welche in die Platten 30 chemisorbiert werden, kann die Chemisorptionsrate der Getterpumpe 26 über die Zeit abnehmen. An diesem Punkt muß das Gettermaterial, welches die Platten 30 bildet oder auf diesen angeordnet ist, durch Aufheizen der Platten 30 auf eine Temperatur in der Größenordnung von 600 bis 750ºC über eine Zeitspanne von 10 bis 1000 Minuten regeneriert werden, um den Wasserstoff und andere von den Platten 30 absorbierte Gase zu desorbieren oder auszutreiben. In der bevorzugten Ausfüh rungsform wird diese Hitze durch die elektrische Widerstandsheizung 13, welche innerhalb jeder Platte 30 angelegt ist, erzeugt. Die für die Desorption erforderliche Zeit ist verkehrt proportional zu der Temperatur der Desorption und kann für eine besondere Kammer 10 - Getterplatten 32 Anordnung optimiert werden. Man geht davon aus, daß die Getterplatten bis zu fünf Mal desorbiert werden können, bevor sie ersetzt werden müssen.
  • Das Hochvakuum, welches durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, bringt sowohl für das Sputterverfahren wie auch für das Rückflußverfahren Vorteile. Wo Sputtern in der Kammer durchgeführt wird, bringt der niedere Basisdruck, der in der Kammer vor dem Wiederbefüllen mit dem Verfahrensgas verfügbar ist, sauberere Kammerumweltverhältnisse. Wo die Kammer für den Rückfluß vorgesehen ist, verstärken die niedereren Drücke den Rückfluß durch die Verminderung des Vorkommens von Partikeln oder chemischer Verunreinigung in der Filmschicht. Daher ist es im besonderen zu überdenken, daß die Getterpumpe 30 für Sputterkammern, sowie für Sputterkammern, in denen während und/oder nach dem Sputtern Rückfluß auftritt, oder für Kammern, die für den Rückfluß vorgesehen sind, eingesetzt werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung hierin in erster Linie mit Bezug auf eine Hochtemperatursputterkammer beschrieben worden ist, können das verbesserte Wasserstoffpumpen und die höheren Temperaturultrahochvakuumbedingungen, welche durch die vorliegende Erfindung ermöglicht werden, mit anderer Ausrüstung oder anderen Verfahren, bei denen Ultrahochvakuumbedingungen und/oder hohe Temperaturen erwünscht sind, eingesetzt werden.

Claims (19)

1. Vakuumverarbeitungsvorrichtung mit
einem Gehäuse (10);
einem Stützelement (12) zum Halten eines Halbleitersubstrates (8) innerhalb des Gehäuses (10);
einem Heizgerät zur Erhöhung der Temperatur des Substrats (8) auf eine ausreichend hohe Temperatur zur Bewirkung von Rückfluß einer Materialschicht auf dem Substrat (8);
einer Kryopumpe (22), die fähig ist, das Gehäuse (10) auf einen ersten Vakuumdruck zu evakuieren; und
einer Getterpumpe (26), die innerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist und dazu fähig ist, den Druck in dem Gehäuse von dem ersten Druck auf einen zweiten, geringeren Druck durch Sorbieren, vorzugsweise Chemosorbieren von reaktiven Gasarten in dem Gehäuse (10) zu reduzieren.
2. Vakuumverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Kryopumpe (22) durch einen Durchlaß mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung eine Rückflußkammer ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vorrichtung eine Sputterkammer ist.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Druck im Bereich von 5 bis 7 · 10&supmin;&sup9; Torr liegt.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Materialschicht Aluminium enthält und die Rückflußtemperatur 510ºC übersteigt.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Getterpumpe (26) eine Mehrzahl von Platten (30) aus einem Gettermaterial aufweist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Sputterkammer des weiteren ein Sputtertarget (14) und ein Substratstützelement (12) aufweist, wobei das Substratstützelement (12) eine Substratstützfläche benachbart zum Target (14) zur Aufnahme eines Substrates (8) hierauf aufweist; und das Substratstützelement (12) zwischen der Getterpumpe (26) und der Substratstützfläche angeordnet ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der das Gettermaterial nicht verdampfbar ist.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die des weiteren eine Grobpumpe (20) aufweist, um einen Druck in dem Gehäuse (10) zu erzeugen, welcher höher als der erste Druck ist.
11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kryopumpe (22) in Verbindung mit dem Gehäuse (10) angeordnet ist und fähig ist, das Gehäuse (10) auf einem Kammerdruck von mindestens 1,5 · 10&supmin;&sup8; Torr bei einer Substratrückflußtemperatur zu evakuieren.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Heizgerät das Substrat (8) auf eine Temperatur über 510ºC erwärmt und die Filmschicht Aluminium ist.
13. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gehäuse (10) bei Drücken unter 7 · 10&supmin;&sup9; Torr gehalten ist und das Substrat (8) bei Temperaturen über 510ºC gehalten ist.
14. Verfahren zur Bereitstellung eines Vakuums in einer Verarbeitungsumgebung mit folgenden Schritten:
Bereitstellung eines abdichtbaren Gehäuses;
Bereitstellung eines Substratstützelements in dem Gehäuse;
Pumpen des Gehäuses auf einen ersten Vakuumdruck mit einer Kryopumpe;
Erhöhen der Temperatur des Stützelements auf eine Kontaktrückflußtemperatur; und
Pumpen des Gehäuses auf einen zweiten, niedrigeren Druck mit einer Getterpumpe innerhalb des Gehäuses, um den Druck auf den zweiten Druck durch Sorbieren, vorzugsweise Chemosorbieren von reaktiven Gasarten zu reduzieren.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der zweite Druck im Bereich von 5 bis 7 · 10&supmin;&sup9; Torr liegt.
16. Verfahren gemäß Ansprüchen 14 bis 15, bei dem die Rückflußtemperatur des Substrats 510ºC übersteigt.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, mit des weiteren der Anordnung des Substratstützelements zwischen dem Substrat und der Getterpumpe.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem der Druck in dem Gehäuse auf einem Druck von nicht mehr als 7 · 10&supmin;&sup9; Torr bei Änderung der Temperatur des Substratstützelements von einer Umgebungstemperatur auf eine Kontaktrückflußtemperatur gehalten wird.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, mit dem zusätzlichen Schritt des zunächst Pumpens der Kammer auf einen Druck, welcher höher als der erste Druck ist, mit einer Grobpumpe.
DE69510132T 1994-07-20 1995-07-20 Vakuumkammer für Ultrahochvakuumbehandlung bei hoher Temperatur Expired - Fee Related DE69510132T2 (de)

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