CN102653884A - 加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架 - Google Patents

加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架 Download PDF

Info

Publication number
CN102653884A
CN102653884A CN201210023874XA CN201210023874A CN102653884A CN 102653884 A CN102653884 A CN 102653884A CN 201210023874X A CN201210023874X A CN 201210023874XA CN 201210023874 A CN201210023874 A CN 201210023874A CN 102653884 A CN102653884 A CN 102653884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate support
support material
resistivity
substrate
aforementioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210023874XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102653884B (zh
Inventor
M·G·范明斯特尔
W·J·M·范维尔岑
J·L·L·范德海登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xycarb Ceramics BV
Original Assignee
Xycarb Ceramics BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xycarb Ceramics BV filed Critical Xycarb Ceramics BV
Publication of CN102653884A publication Critical patent/CN102653884A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102653884B publication Critical patent/CN102653884B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明涉及加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架。本发明涉及一种加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中半导体衬底将放置在所述衬底支架的第一侧面上,从而使用感应加热在半导体衬底上进行各种半导体材料的分层沉积,所述方法包括以下步骤:在所述衬底支架材料上在至少一个测量位置确定第一电阻率,将所述第一电阻率与第二参考电阻率进行比较,对应于所述比较而改变所述衬底支架材料。本发明还涉及通过这种方法加工的衬底支架。

Description

加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架
技术领域
本发明涉及一种加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中半导体衬底将放置在所述衬底支架的第一侧面上,从而使用感应加热在半导体衬底上进行各种半导体材料的分层沉积。
本发明还涉及通过这样的方法加工的衬底支架。
背景技术
为了制造半导体器件,诸如集成电路和发光二极管LED,长久以来一直在实际中利用化学气相沉积CVD以及外延过程以在高温下将各种材料沉积在衬底上,这是制造这些半导体器件的过程的一部分。在这些高温下,使用了诸如衬托器(susceptor)的衬底支架来支撑衬底或多个衬底,材料将通过CVD和外延的公知过程而沉积在所述衬底上。通过利用制造衬托器的衬底支架材料(所述材料常常是石墨)的电纳,这些衬托器通常通过感应进行加热。
例如根据US 3,980,854和US 4,047,496,用于这些和其它半导体制造过程的衬托器是已知的。
其中使用衬托器的半导体生产过程的例子是扩散和氧化过程以及CVD过程,用于沉积诸如SiO2、Si3N4、SiOxNy的多晶硅和介电层以及诸如WSix、TiN、TaN和TaO的导电层。有机金属化学气相沉积MOCVD是其中使用衬托器的另一种半导体生产过程。因为,其中,对于包含热力学亚稳合金的器件的形成而言,MOCVD技术是优选的,其已经成为例如LED和太阳能电池的制造中的主要过程。
在MOCVD中以及在外延过程中,衬底由晶片托架或衬托器(也称为衬底支架)支撑。这些支撑件常常通过感应进行加热。当使用感应时,通过与加热的衬托器热接触和/或通过来自于加热的衬托器的辐射,利用通常为石墨的衬托器的基础材料的电纳来对衬底进行加热。
现在使用的大多数衬底支架用在竖直或水平系统中,其中竖直类型的衬底支架被称为是桶型衬托器。在任何情况下,存在配置为支撑(或支持)多个较小衬底的衬托器,从而在多个衬底上同时沉积多种材料。为了这种类型的材料的同时沉积,难以像单一衬底支架一样以高且稳定的质量标准生产半导体器件。
在制造高质量半导体器件的过程中,特别是在MOCVD的过程中以及在外延过程中,存在若干技术困难。质量的主要因素在于稳定的过程参数。随着对于具有低容限水平的高质量半导体器件的需求的增长以及对于生产过程上的高产量的需要的增长,需要更加稳定的过程参数。
不稳定过程参数中的主要因素是温度的控制,其对于适当沉积所需的升高的温度而言是关键性的。难以在反应室内的所有所需位置在临界容限之内对这些温度进行控制。已知的是,由于衬托器和加热器的配置,例如感应线圈,衬托器的各个位置可能采用不同的温度。晶片温度受到与衬托器的接触面积和与衬托器的距离的影响。温度差别导致了从一个衬底到另一个衬底的不同沉积层厚度,或者在MOCVD的情况下也影响从一个衬底到另一个衬底的层成分,并且甚至导致不均匀的单独衬底。这些不同厚度的结果是,会出现最终产品的质量下降并且生产产量会下降。
通过衬托器的设计和形状的差别,可以在一定程度上对温度差别进行补偿。例如,大多数衬托器具有凹处,以放置衬底。在此凹处,衬托器具有不同的厚度,导致不需要的温度波动。例如通过WO 2003069029A1,已知的是在衬托器中提供凹口(indentation),以克服并且补偿由不同厚度造成的这些温度差别。然而,这些一般的设计规则仅仅是具体感应反应器系统中的特定类型的衬托器所独有的。
然而,衬托器之内的温度差别并不仅仅是由于不均匀厚度而出现的。在加载和卸载过程中可能出现的由衬托器和/或衬底上的非电纳材料的沉积造成的污染会导致缺陷,并因此导致不需要的温度差别。此外,衬托器的基础材料(大多数为石墨)的非均质(inhomogene)性质也会导致温度差别。
为了补偿这些温度差别,已知的是通常在感应场中旋转衬托器,从而在感应场中部分地对差别进行补偿。由于基础材料的非均质性以及单独衬托器的厚度的非均匀性产生的衬托器中的温度差别没有进行补偿。此外已知的是,通常通过使用小衬底支架(通常称为行星磨盘(planetenscheibe))而使得晶片相对于衬托器旋转。小衬底支架放置在衬托器的凹处中,并且旋转离开衬托器。晶片沉积在这个小衬底支架上。因为小衬底支架的第二旋转,获得了温度差别的进一步补偿。然而,这些小补偿并不会造成最优温度均匀性,因此晶片的沉积材料的非均匀沉积依然存在。
随着对于高质量的制造半导体器件的需求的增长以及对于高生产产量的需求的增长,对于改进的温度控制的需要也在增长。
发明内容
本发明的目的是,提供一种用于加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,用于增加衬底支架材料的温度均匀性。
本发明的另一个目的是提供一种具有增加的温度均匀性的衬底。
上述目的是通过一种加工衬底支架材料的方法实现的,所述方法包括以下步骤:在所述衬底支架材料上的至少一个测量位置上确定第一电阻率,将所述第一电阻率与第二参考电阻率进行比较,对应于所述比较而改变(adapting)所述衬底支架材料。
根据本发明的第一方面的方法的优点在于,增加了衬底支架的温度均匀性,从而减小了不稳定的过程参数,产生在单独衬底中以及从一个衬底到另一个衬底具有更加均匀的沉积层厚度或成分的衬底。因为确定了电阻率的局部差别,通过局部修改或改变衬底支架的步骤可以减小这些差别。这产生了衬底支架的更加均匀的电阻率曲线,其又会产生更加均匀的电流感应以及因此更加均匀的由衬底支架材料产生的热量。通过这种方法,可以制造具有高质量和均匀的沉积层厚度的衬底。
在现有技术的方法中,仅仅使用了理论知识来根据衬底支架材料改变为衬底支架的制造过程。实际上,在制造过程期间,理论知识常常与衬底支架的真实参数不匹配。大块形式的衬底支架材料具有特定量的污染、不均质性和不均匀性。这些都导致了衬底支架的水平平面中多个位置处的温度差别。将要在衬底支架上生产、由衬底支架承载的衬底或晶片将会遭遇到不均匀的温度曲线。通过根据衬底支架材料的测量参数与参考测量参数或多个参考测量参数的比较而改变衬底支架材料的步骤,根据本发明的第一方面的方法使得水平平面中的这些温度差别最小化,其中所述参数包括电阻率。
在另一方面,第一电阻率包括在所述衬底支架材料上的至少两个测量位置上确定的第一组电阻率值,其中第二参考电阻率由第一组电阻率值确定。第一组电阻率值与第二参考电阻率进行比较,对应于这种比较而改变所述衬底支架材料。
测量和改变的步骤可以在生产过程的不同水平上进行。例如,在以大块的形式提供衬底支架材料的时候,通常提供衬底支架材料的大块柱体。可以根据衬底支架材料的大块,也可以根据大块的切片,或者根据由该切片制造的单独衬底支架,来确定第一电阻率或第一组电阻率值。根据这个值或这些值,可以确定参考电阻率。随后,这个参考电阻率(即第二电阻率)可以用于进行比较。比较和改变的这个步骤可以在相同水平或在不同水平上进行,即大块、切片或单独的衬底支架。
例如,可以从衬底支架材料的切片测量一组电阻率值。然后根据这组值,可以确定参考值。一方面,这可以是电阻或电阻率的最高值或最低值。实际上,这是其它值可以朝其进行校正的值,例如可以改变最低值以接近该组的单一最高值。随后,对应于确定的电阻率值和参考电阻率之间的差别而改变衬底支架材料的这个切片。
然而,改变的步骤也可以在由该切片制造的单一衬底支架上进行。在另一方面,可以从大块衬底支架材料测量一组电阻率值。然后,可以根据该组测量确定参考电阻率,这种参考可以用于与在来自于相同大块的衬底支架材料的切片或者来自于由相同大块的该切片制造的衬底支架上的测量位置的测量电阻率值进行比较。
通过这种方式,测定了大块、切片或衬底支架中的材料的污染、不均质性和不均匀性。通过这种测定,可以确定参考值。确定参考值的方式使得大块、切片或衬底支架可以改变为使得第一组电阻率的单独测量值接近参考值。在本发明的实际方面,衬底支架大块、切片或单独衬底支架在测量的电阻率与参考电阻率不同的那些位置发生改变。因此,由于材料的污染、不均质性和不均匀性产生的误差减小,并且实现了更加均匀的温度曲线。
在另一方面,通过测量衬底支架材料的物理性质,包括导热率、杨氏模量、抗弯强度、厚度、磁导率、电导率、电阻构成的组中的至少其中之一,确定第一电阻率和/或第二电阻率。
存在用于确定衬底支架材料的电阻率的几种方法。这些方法采用的方式是电阻率的间接测量方法。结合这些间接测量方法和电阻率之间的已知关系,这些间接测量方法可以用于确定衬底支架材料的电阻率。然而,一组间接测量方法并不是仅仅限于上述方法。可以测量衬底支架材料的若干其它特性,其也可以提供用于确定衬底支架材料的电阻率的间接信息。
在另一方面,提供了一种方法,其中衬底支架材料包括大块衬底支架材料,用于通过大块衬底支架材料制造几个衬底支架。
衬底支架的生产过程中的第一步骤是提供大规模大块衬底支架材料,其大多数具有圆柱形状。这种大块包括高纯度衬底支架材料,并且在该大块的生产过程中,追求基础材料(通常是石墨)的均质性。然而,这种大块的衬底支架材料并不总是具有期望的均质性。在第二步骤的过程中,在通过大块圆柱进行生产的过程中,形成特定量的切片。然后,衬底支架材料的这些切片用于通过所述切片形成单个衬底支架,但是在完成这样的单个衬底支架之前,常常进行不同的最终化步骤,比如在衬底支架中提供凹处(衬底或小卫星盘将会放置于所述凹处),或者在衬底支架上涂敷涂层。在一些情况下,生产过程的特征在于,在第一和第二步骤之间以及在大块圆柱最初分为衬底支架材料的若干较小圆柱的过程中执行的附加步骤。然后,这些较小圆柱用于通过所述较小圆柱形成若干切片。
通过确定大块圆柱的衬底支架材料的测量位置处的电阻率,可以给出大块衬底支架材料的均匀性或非均匀性的指标。各个位置的电阻率可以与参考电阻率进行比较,从而确定局部差别。通过测量这种大块圆柱获得的知识可以在生产过程的不同阶段期间使用。通过大块圆柱形成的衬底支架材料的切片例如可以通过对应于在大块圆柱的测量过程中获得的测量结果对其衬底支架材料进行修改而进行处理。例如,大块圆柱的测量结果可以公开与大块圆柱的特定段中(或特定长度处)的平均电阻率的偏差。然后,对应于这些偏差,可以对衬底支架材料的每个切片进行修改。不同于使用获得的测量结果以修改衬底支架材料的切片,也可以对最终产品(即,最终完成的衬底支架)进行修改。
在另一方面,提供了一种方法,其中衬底支架材料包括衬底支架材料的切片,用于通过切片制造衬底支架。
在本发明的不同方面,确定、比较和改变的步骤也可以用于衬底支架材料的切片。在制造衬底支架的过程中,可以对由大块圆柱形成的切片进行测量。通过测量获得的知识仅限于该单独的切片,因此特别地适用于该单独的切片。其优点在于,可以对应于该单独切片的测量结果进行修改,因此修改更加有效,使得衬底支架的电阻率均匀性增加得更多。通过测量衬底支架材料的切片获得的测量结果可以用于对该切片进行修改,或者对通过该切片形成的最终完成的衬底支架进行修改。在两种情况下,测量结果都特别适合于该单独的切片。
不同于使用通过测量衬底支架材料的切片而获得的测量结果,或者类似于在本发明的前述方面中通过测量大块圆柱而获得的测量结果,可以测量通过大块形成的较小圆柱,所述大块可以形成若干切片。然后,这些测量结果可以用于改变衬底支架材料的单个切片,或者用于改变最终完成的产品,即衬底支架。较小圆柱的测量结果比从大块圆柱的测量获得的结果更加准确,然而不如从测量单一切片获得的结果那样准确。另一方面,测量每一个单一切片花费的时间更多。取决于最终完成的产品的所需质量水平以及生产的可用时间,可以为测量和修改挑选生产过程中的适当步骤。
在另一方面,提供了一种方法,其中衬底支架材料包括衬底支架。
在生产过程的末尾,最终形成衬底支架,其不进行进一步处理,因此基于这些测量的修改是非常准确的。通过这种加工方法,可以实现具有非常高的温度均匀性的衬底支架。
在另一方面,提供了一种方法,其中改变衬底支架材料的步骤包括对衬底支架进行机器加工,从而对应于电阻率的比较而至少部分地改变衬底支架材料在至少一个测量位置处(或在衬底支架上的不同位置处)的厚度。这包括部分去除衬底支架材料,例如通过使得厚度在局部变化,通过在衬底支架表面钻孔、形成凹槽、凹处、凹口等等。
修改局部电阻率的方式在于改变衬底支架材料在该局部测量位置附近的厚度。降低厚度会导致更高的电阻率,因此导致更高的局部热感应。改变厚度可以应用于衬底支架的顶侧(即,衬底将要放置的侧面),或者应用于底侧(即,产生感应加热的侧面)。也可以在衬底支架的两侧都改变厚度。
在另一方面,提供了一种方法,其中在改变衬底支架的步骤之前,产生衬底支架材料的电阻率曲线,其中电阻率曲线基于衬底支架材料的至少几个测量位置的电阻率的比较,并且其中对应于电阻率曲线对衬底支架材料进行修改。
在衬底支架材料上的各个测量位置的电阻率的序列可以形成电阻率曲线。例如,该曲线可以以曲线图的形式呈现,或者以衬底支架的二维表现的形式呈现,其中颜色差别表示电阻率偏差。使用这些曲线的优点在于,测量结果的图形化表现使得解释更加容易。
在另一方面,提供了一种方法,其中在改变衬底支架的步骤之前,在衬底支架材料上限定了参考点,其中至少一个测量位置是相对于该参考点进行限定的。
通过使用参考点,确定修改位置是否对应于测量位置变得更加容易。可以相对于该参考点进行测量和修改。使用参考点的另一个优点是,不但有精确的位置确定,而且测量和修改的步骤也可以分离地进行。第一装置用于测量衬底支架相对于参考点在特定位置的电阻率。然后,即使处于不同的方向,衬底支架也可以放置在另一器件中。在那里,从参考点可以产生正确的修改位置。
在另一方面,提供了一种方法,其中改变衬底支架的步骤包括对应于电阻率的比较降低衬底支架材料的孔隙率的步骤,特别是通过注射可固化树脂而降低孔隙率。
在另一方面,提供了一种方法,其中确定的步骤包括随后在衬底支架材料上的多个测量位置上进行测量,或者包括在衬底支架材料上的多个测量位置上同时进行测量。
在另一方面,提供了一种方法,其中在确定的步骤的过程中,测量在衬底支架材料中产生的涡流。在另一方面,也可以使用可变频率产生的涡流。
在另一方面,提供了一种方法,其中确定、比较和改变的步骤是迭代步骤。
确定、比较和改变的步骤不仅可以在生产过程的不同阶段期间进行,这些步骤还可以重复进行,直到达到特定所需电阻率均匀性并且可以保证特定质量水平。例如通过测量衬底支架的电阻率并且基于这些测量结果改变衬底支架,这些步骤可以重复进行。这些步骤也可以递归进行,意味着例如测量步骤可以在不同阶段进行,首先在衬底支架材料的大块圆柱的水平,并且进一步在衬底支架材料的切片的水平期间以及在最终完成的产品的水平期间。在所有这些测量步骤之后,可以应用改变的步骤。
在另一方面,提供了一种待加热型的衬底支架,用于外延生长反应器或有机金属气相外延MOCVD,其中衬底支架按照根据前述任一方面所述的方法进行加工。
附图说明
图1示出了本发明的第一方面的步骤。
图2、图3和图4示出了根据本发明的方法的另外的方面。
图5示出了用于执行根据本发明的方法的衬底支架。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的第一方面的方法的步骤。衬底支架材料通常以高纯度的形式提供。衬底支架材料并不是具有期望的均质性,这也是包括衬底支架材料的衬底支架具有非最优温度均匀性的原因的其中之一。通过执行图1中所示的步骤,衬底支架的温度均匀性实质上可以增加,即连续执行“提供衬底支架材料”10,“测量衬底支架材料的电阻率”11,“将衬底支架材料的测量电阻率与参考进行比较”12,“对应于所述比较对衬底支架材料进行修改”13,最终产生“具有高温度均匀性的调整后的衬底支架”14。
例如,测量的步骤11通过涡流测量而执行。涡流测量使用电磁感应并且可以用于检测材料的电导中的瑕疵。取决于涡流测量使用的频率,可以到达不同的深度。频率越低,电流在材料中的感应越深。通过这样的涡流测量对电阻率进行测试的方式非常类似于在感应加热系统中对衬底支架进行加热的方式。
通过涡流测量不仅能够对衬底支架材料的电阻率进行测试。其中,也可以对衬底支架材料的表面中的裂缝进行测试,或者对衬底支架本身上面的涂层的厚度进行测试。通过这样的涡流测量,可以检测相对较小的缺陷、表面中的裂缝以及由衬底支架基础材料的非均匀性引起的温度缺陷。
除了使用涡流测量,还可以使用其它类型的测试以确定衬底支架材料的电阻率。非破坏性测试方法,就像涡流测试,是优选的。如远程现场测试或交流电场测量的测试方法也可以用于测量衬底支架材料的电阻率的步骤11。
电阻率是在衬底支架材料上的若干位置进行测量的。测量的位置越多,所获得的关于电阻率的信息也就越多。这些信息在本方法的接下来的步骤12“将测量电阻率与参考进行比较”中使用。在该步骤12中,衬底支架材料上的至少一个测量位置的电阻率与参考电阻率进行比较。这种参考电阻率可以是测量的衬底支架材料的电阻率的平均值,或者是工业参考值,所述工业参考值例如是通过大量测量的平均值确定的。
当确定了步骤11的测量电阻率和步骤12的参考电阻率之间的差别时,这种差别可以用于在本方法的接下来的步骤,即步骤13“对应于所述比较对衬底支架材料进行修改”中修改衬底支架材料。无论在哪里衬底支架材料的电阻率超过规范,例如最大电阻率变化导致衬底支架的表面上的2℃的温差,衬底支架材料都可以进行修改以减小这些变化。实现了衬底支架材料的更加均匀的电阻率,并且衬底支架将会具有在本发明的最终步骤25“具有高温度均匀性的调整后的衬底支架”中所示的高温度均匀性。
图2公开了本发明的另一方面,其中在本方法的第一步骤20“提供衬底支架材料的大块圆柱”中,提供了大块衬底支架材料,其主要是圆柱形状并且包含足够的衬底支架材料以通过所述材料形成若干衬底支架。该方法不但可以在圆柱形大块衬底支架材料上执行,也可以在其它形状和形式上执行。例如,可以用于桶型衬底支架。
在本方法的第二步骤21“测量大块圆柱的电阻率”中,测量大块圆柱的电阻率。测量位置越多,在本方法的接下来的步骤22“将大块圆柱的测量电阻率与参考进行比较”中就可以获得越多信息并且可以越精确地确定大块的温度均匀性中的偏差(温度不均匀性)。在该步骤22中,可以确定基础材料(其通常是石墨)的瑕疵。这些瑕疵或缺陷可以在大块材料的特定区域中或者在特定段中揭露出来。缺陷在哪里出现的信息取决于在步骤21中使用的测量的方法。例如,当使用涡流测试时,频率确定测量的深度。
在接下来的步骤23“通过大块形成衬底支架材料的切片”中,通过大块圆柱切削或者锯下衬底支架材料的切片。圆柱通常具有足够的衬底支架材料以利用所述材料形成若干切片。在步骤22中揭露的缺陷段可以在步骤24“对应于比较对切片进行修改”中修改。过程的最终结果是步骤25“具有高温度均匀性的调整后的衬底支架”。
在图3中,公开了根据本发明的方法,其中在不同阶段执行测量的步骤。在步骤30“提供衬底支架材料的大块圆柱”之后,在步骤32“测量切片的电阻率”中进行衬底支架材料上的实际测量之前,在步骤31“通过大块圆柱形成衬底支架材料的切片”中形成切片。测量的结果该特定切片的专属信息。当然,可以重复进行步骤31和32,直到从步骤30的大块圆柱获得若干切片。在步骤33“将切片的测量电阻率与参考进行比较”中,专属测量结果与参考电阻率进行比较。差别通过接下来的步骤34“对应于比较对切片进行修改”进行补偿,导致在本方法的最终步骤35中显示的“具有高温度均匀性的调整过的衬底支架”。
图4显示了根据本发明的方法的步骤,其中衬底支架是在对其进行测量之前形成的。在最终产品(即衬底支架)的阶段进行测量。通过这种方式,执行根据本发明的方法是最准确的并且是最消耗时间的,因为对每个衬底支架都进行测量44,对其测量结果进行比较45和修改46。在本方法的步骤47中最终完成产品,即具有高温度均匀性的调整过的衬底支架。
在图1至图4中公开的步骤也可以重复地执行。例如,通过修改衬底支架材料然后再次测量电阻率,再次对其进行比较和修改,这些步骤可以重复进行,直到实现均匀性的特定水平并且保证衬底的特定质量水平。在生产过程的不同阶段的重复步骤的组合也是本发明的一部分。例如,可以在原始衬底支架材料的大块圆柱上进行一系列的测量,并且使用这种信息以在通过大块圆柱形成的切片上进行粗修改。然后,在生产过程的另一阶段,再次对这些切片进行测量,在过程的另一步骤中这种专属信息以微调的方式再次用于修改衬底支架。这样,本方法的步骤是迭代步骤。
图5显示了适合于根据本发明的方法的衬底支架的例子。例如,该衬底支架是在至少11个位置51、52、53、54、55、56、57、58、59、60和61进行测量的,这些位置是在衬底支架的外部上的位置。可以在位置62、63、64、65、66、67、68、68、69、70、71和72处(这些位置都位于衬底支架的外部79)在衬底支架的背面上对相同位置进行测量。在衬底支架的前面和背面的外部上的十一个位置处的电阻率信息可以与在衬底支架的前面75和背面80的内部上的十一个位置的电阻率信息进行组合。这样,收集了大量数据,给出了衬底支架的电阻率的均匀性中的缺陷的准确信息。图5还公开了参考点78,用于相对于该参考点78确定测量位置。
在根据本发明的方法的改变步骤中,可以应用改变衬底支架材料的上表面、下表面或上下表面的若干方式。例如,这些包括已知的机器加工或铣削技术,如钻孔、形成凹处、凹槽、凹口及其组合等等。

Claims (15)

1.一种加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中半导体衬底将放置在所述衬底支架的第一侧面上,从而使用感应加热在半导体衬底上进行各种半导体材料的分层沉积,所述方法包括以下步骤:
在所述衬底支架材料上的至少一个测量位置上确定第一电阻率;
将所述第一电阻率与第二参考电阻率进行比较;
对应于所述比较而改变衬底支架材料。
2.根据权利要求1所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述第一电阻率包括在所述衬底支架材料上的至少两个测量位置上确定的第一组电阻率值,其中所述第二参考电阻率由所述第一组电阻率值确定;并且其中所述第一组电阻率值与所述第二参考电阻率进行比较,并且对应于所述比较而改变所述衬底支架材料。
3.根据权利要求1或2所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中被改变的所述衬底支架材料包括大块衬底支架材料、所述大块衬底支架材料的切片以及衬底支架构成的组的其中之一。
4.根据权利要求1、2或3所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述第二参考电阻率是根据衬底支架材料确定的,所述衬底支架材料包括大块衬底支架材料、所述大块衬底支架材料的切片以及衬底支架构成的组的其中之一。
5.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述第一电阻率和所述第二电阻率的至少一个是通过测量所述衬底支架材料的物理性质而确定的,所述物理性质包括导热率、杨氏模量、抗弯强度、厚度、磁导率、电导率、电阻构成的组的至少其中之一。
6.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述改变所述衬底支架的步骤包括对所述衬底支架进行机器加工,从而对应于电阻率的所述比较而至少部分地改变所述衬底支架的厚度。
7.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中在所述改变所述衬底支架的步骤之前,产生所述衬底支架材料的电阻率曲线,其中所述电阻率曲线基于所述衬底支架材料的至少几个测量位置的电阻率的所述比较,并且其中对应于所述电阻率曲线对所述衬底支架进行改变。
8.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中在所述改变所述衬底支架的步骤之前,在所述衬底支架材料上限定了参考点,并且其中所述至少一个测量位置是相对于所述参考点进行限定的。
9.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述改变所述衬底支架的步骤包括对应于电阻率的所述比较而减小所述衬底支架的孔隙率的步骤。
10.根据权利要求9所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中减小所述衬底支架的孔隙率的步骤包括对应于电阻率的所述比较而注射可固化树脂。
11.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中确定所述第一电阻率的步骤包括陆续或同时在所述衬底支架材料上在多个测量位置进行测量。
12.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中在所述确定所述第一电阻率的步骤中,测量所述衬底支架材料中产生的涡流,特别是可变频率涡流。
13.根据权利要求12所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述涡流包括可变频率涡流。
14.根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法,其中所述确定、比较和改变的步骤是迭代步骤。
15.一种待加热型的衬底支架,用于外延生长反应器或有机金属气相外延MOCVD,其中所述衬底支架按照根据前述权利要求的任一项所述的加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法进行加工。
CN201210023874.XA 2011-02-04 2012-02-03 加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架 Active CN102653884B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161439648P 2011-02-04 2011-02-04
NL2006146A NL2006146C2 (en) 2011-02-04 2011-02-04 A method of processing substrate holder material as well as a substrate holder processed by such a method.
US61/439,648 2011-02-04
NL2006146 2011-02-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102653884A true CN102653884A (zh) 2012-09-05
CN102653884B CN102653884B (zh) 2017-03-01

Family

ID=45581733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210023874.XA Active CN102653884B (zh) 2011-02-04 2012-02-03 加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9362157B2 (zh)
EP (1) EP2485252B1 (zh)
JP (1) JP5960997B2 (zh)
KR (1) KR101936957B1 (zh)
CN (1) CN102653884B (zh)
NL (1) NL2006146C2 (zh)
PL (1) PL2485252T3 (zh)
RU (1) RU2012103847A (zh)
SG (1) SG183617A1 (zh)
TW (1) TWI553764B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6233209B2 (ja) * 2014-06-30 2017-11-22 豊田合成株式会社 サセプターとその製造方法
WO2019078036A1 (ja) * 2017-10-18 2019-04-25 新日本テクノカーボン株式会社 サセプター

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003069029A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Lpe Spa A susceptor provided with indentations and an epitaxial reactor which uses the same
CN1836467A (zh) * 2003-07-02 2006-09-20 瓦列里·卡甘 加热系统和方法
CN101240445A (zh) * 2007-02-07 2008-08-13 中国科学院半导体研究所 一种碳化硅外延生长用加热器旋转装置
US20090152259A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 Momentive Performance Materials Inc. Electrode tuning method and apparatus for a layered heater structure
CN101494163A (zh) * 2008-01-22 2009-07-29 东京毅力科创株式会社 处理装置和处理方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047496A (en) 1974-05-31 1977-09-13 Applied Materials, Inc. Epitaxial radiation heated reactor
US3980854A (en) 1974-11-15 1976-09-14 Rca Corporation Graphite susceptor structure for inductively heating semiconductor wafers
TW444266B (en) * 1998-07-23 2001-07-01 Canon Kk Semiconductor substrate and method of producing same
JP2001284259A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体ウエハ製造装置におけるウエハ用のホルダ
JP2002289820A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Nippon Steel Corp Simox基板の製造方法およびsimox基板
TW541586B (en) * 2001-05-25 2003-07-11 Tokyo Electron Ltd Substrate table, production method therefor and plasma treating device
US20030016727A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-23 Tokyo Electron Limited Method of and apparatus for measuring and controlling substrate holder temperature using ultrasonic tomography
JP4059694B2 (ja) * 2002-03-27 2008-03-12 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
DE10261362B8 (de) * 2002-12-30 2008-08-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Substrat-Halter
IL153894A (en) * 2003-01-12 2010-05-31 Nova Measuring Instr Ltd Method and system for measuring the thickness of thin conductive layers
JP2007324194A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Soiウエーハの評価方法
US9202736B2 (en) * 2007-07-31 2015-12-01 Applied Materials, Inc. Method for refurbishing an electrostatic chuck with reduced plasma penetration and arcing
WO2009041578A1 (ja) * 2007-09-28 2009-04-02 Bridgestone Corporation ウェハ支持治具、ウェハ支持治具の温度測定方法、及びウェハ支持治具の温度測定システム
US8291565B2 (en) * 2008-10-10 2012-10-23 Lam Research Corporation Method of refurbishing bipolar electrostatic chuck
JP2010177610A (ja) * 2009-02-02 2010-08-12 Seiko Epson Corp 静電チャックの管理方法及びその管理装置
JP5446760B2 (ja) * 2009-11-16 2014-03-19 株式会社Sumco エピタキシャル成長方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003069029A1 (en) * 2002-02-15 2003-08-21 Lpe Spa A susceptor provided with indentations and an epitaxial reactor which uses the same
CN1836467A (zh) * 2003-07-02 2006-09-20 瓦列里·卡甘 加热系统和方法
CN101240445A (zh) * 2007-02-07 2008-08-13 中国科学院半导体研究所 一种碳化硅外延生长用加热器旋转装置
US20090152259A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 Momentive Performance Materials Inc. Electrode tuning method and apparatus for a layered heater structure
CN101494163A (zh) * 2008-01-22 2009-07-29 东京毅力科创株式会社 处理装置和处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
SG183617A1 (en) 2012-09-27
RU2012103847A (ru) 2013-08-10
PL2485252T3 (pl) 2016-04-29
KR20120090835A (ko) 2012-08-17
EP2485252B1 (en) 2015-08-26
TW201250908A (en) 2012-12-16
US20120199063A1 (en) 2012-08-09
EP2485252A1 (en) 2012-08-08
CN102653884B (zh) 2017-03-01
US9362157B2 (en) 2016-06-07
TWI553764B (zh) 2016-10-11
KR101936957B1 (ko) 2019-01-09
NL2006146C2 (en) 2012-08-07
JP2012178557A (ja) 2012-09-13
JP5960997B2 (ja) 2016-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110767525B (zh) 用于确定边缘环特性的系统和方法
KR20000019756A (ko) 반도체 박막 공정에서의 박막 두께 제어 방법
US20220277928A1 (en) In situ real-time sensing and compensation of non-uniformities in substrate processing systems
JP2016503578A (ja) プラズマ化学気相堆積(pecvd)の装置及びプロセス
CN112368415B (zh) 衬底处理系统中的衬底支撑件的动态温度控制
CN106158623B (zh) 用于热处理单元的校正方法
CN102653884A (zh) 加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架
US20040011780A1 (en) Method for achieving a desired process uniformity by modifying surface topography of substrate heater
US20100166945A1 (en) Methods of calculating thicknesses of layers and methods of forming layers using the same
JP4143376B2 (ja) 加熱装置及び半導体素子製造装置用ヒータアセンブリ
CN113186507B (zh) 通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法
US8816258B2 (en) Segmented susceptor for temperature uniformity correction and optimization in an inductive heating system
US20220375721A1 (en) Radio frequency (rf) power imbalancing in a multi-station integrated circuit fabrication chamber
US20050067290A1 (en) Method and system for automatically controlling a current distribution of a multi-anode arrangement during the plating of a metal on a substrate surface
JP2022524415A (ja) 温度を近似させるための静電チャックヒータ抵抗測定
CN102057478A (zh) 分层加热器结构的电极调整方法和设备
US9222195B2 (en) Electroplating systems and methods for high sheet resistance substrates
CN109314033A (zh) 由碳化钨块构成的等离子体设备用部件
JP4684650B2 (ja) 薄層を形成する方法、犠牲酸化によって厚みを補正するステップを含む方法、及び関連する機械
CN114351120A (zh) 晶圆支撑装置及沉积薄膜厚度控制的方法
CN114175208B (zh) 衬底处理系统
US9880233B2 (en) Methods and apparatus to determine parameters in metal-containing films
KR20060090822A (ko) 기판 표면상의 금속의 도금 동안 멀티-애노드 구성의 전류분포를 자동으로 제어하는 방법 및 시스템
US20040016745A1 (en) Method for achieving process uniformity by modifying thermal coupling between heater and substrate
CN116364583A (zh) 外延晶片的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant