Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

40 3 Experimentelles
Glasscheibe stieg die angezeigte Temperatur bei gleicher Suszeptortemperatur von 650°C
sprunghaft um 20° auf 600,6° ± 4,1°C an.
Auch die von unten gemessene Suszeptortemperatur weicht von der wahren Temperatur auf
dem Wafer ab, da zwischen Suszeptor und Satellit und auch zwischen Satellit und Wafer ein
Gaspolster existiert und bei einem Prozessdruck von 2mbar die thermische Ankopplung relativ
schlecht ist. Da in den weiteren Betrachtungen nur die Suszeptortemperatur berücksichtigt
wird, ist es notwendig eine Abschätzung zu machen, um wie viel die Suszeptortemperatur
sich von der wahren Temperatur unterscheidet. In verschiedenen Messungen mit dem oberen
Pyrometer wurden dazu die Werte bei verschiedenen Drücken (2 – 200mbar) miteinander
verglichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass eine Druckverminderung keine Änderung
der geregelten Suszeptortemperatur verursacht, dass jedoch die thermische Ankopplung der
Wafer sich verschlechtert und damit bei reduziertem Druck eine verminderte Temperatur gemessen
wird. Diese Werte sind für zwei verschiedene Suszeptortemperaturen in Abbildung
3.7 aufgetragen; sie unterliegen leichten Schwankungen, je nach Bedeckung der Oberfläche,
aber insgesamt kann man von einer Reduktion der Temperatur der Waferoberfläche bei 2mbar
von 20° - 30° ausgehen. Da die Ankopplung auch bei 200mbar nicht perfekt ist, stellen diese
Werte einen minimalen Wert dar, der es erlaubt die wahre Wafertemperatur abzuschätzen.
Die wahre Temperaturreduktion durch die schlechte Ankopplung an den Suszeptor kann daher
noch um einiges höher liegen.
Temperaturdifferenz [°C]
35
30
25
20
15
10
5
0
595°C
565°C
ohne Wafer Pt-Wafer BST auf Pt
c) Gasführung und Gaseinlass
Abbildung 3.7: Bei konstanter Suszeptortemperatur
am oberen Pyrometer
gemessene Temperaturdifferenz
bei verschiedenen Drücken
(2mbar und 200mbar). Die Werte
geben die Verminderung der
Temperatur der Waferoberfläche
für verschiedene Oberflächen unter
Prozessbedingungen an.
In den ersten Abscheidungen mit dem ATMI Verdampfer wurde viel Kondensat vor allen am
Einlassstutzen, der in den Reaktor führt, vorgefunden. Daher wurden die Prekursorgase von
den Reaktionsgasen getrennt, d.h. die Prekursorgase wurden durch die seitlichen Öffnungen
der Düse eingelassen und die Reaktionsgase konnten unterhalb der Düse in den Reaktor einströmen.
Die Durchmischung erfolgt dann erst über dem Suszeptor. Durch diese Maßnahme
konnte die Kondensatbildung vermindert werden.
Zusätzlich wurde das Einlassrohr durch den Reaktordeckel, das beim Durchgang durch den
mehrere Zentimeter dicken wassergekühlten Deckel abgekühlt wurde, modifiziert. Durch ein
in das erste Rohr eingelassenes zweites Metallrohr mit einem Spalt zwischen beiden Rohren,
konnte die Kondensation stark reduziert werden. Mit der Integration des TRIJET Verdampfers
wurde in diesem Bereich ein aktiv beheiztes Rohr eingefügt.
In der Konfiguration mit dem ATMI Verdampfer unterstützt eine zusätzliche Argonleitung
das Gemisch aus Prekursor- und Trägergasen. Dies war notwendig, um Variabilität im Gasfluss
zu sicherzustellen, da beim ATMI Verdampfer der Fluss an Trägergas und die Menge