DD282245A5 - Vorrichtung zur strahlungsverteilung einer oder mehrerer waermequellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlungsverteilung einer Waermequelle zur Erzeugung einer homogenen Temperaturverteilung auf in Reaktionsraeumen zu bearbeitenden Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten. Durch die ortsabhaengige Funktion des Reflexionskoeffizienten, bzw. des Transmissionskoeffizienten und der strahlungsbrechenden Eigenschaften der Waende des die Waermequelle umgebenden Gehaeuses wird die das Substrat erreichende Intensitaet der Waermestrahlung so beeinfluszt, dasz eine homogene Temperaturverteilung auf dem Halbleitersubstrat erzeugt wird.{Halbleitersubstrat; Reaktionsraum; chemische Gasphasenabscheidung; Waermequelle; Strahlung; homogene Temperaturverteilung; Transmission; Reflexion}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Wärmequellen zur Erzeugung einer homogenen Temperaturverteilung auf in Reaktionsräumen zu bearbeitenden Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten. Die Vorrichtung ist für die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Hei stellung mikroelektronischer Bauelemente mit immer kleineren Strukturen erfordert den Übergang von der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Substrate zur Einzelsubstratbearbeitung, wobei eine Steigerung der Produktivität durch eine Verkürzung der Bearbeitungszeit und eine möglichst große Ausbeute von Bauelementen pro Substratfläche erreicht werden kann. Für eine schnelle Prozeßführung wird das Substrat durch Strahlung erwärmt, wobei die Wärmequelle und das im Reaktorraum befindliche Substrat durch eine strahlungsdurchlässige Wand getrennt werden. Eine Vielzahl von Bearbeitungsprozessen, wie die Ablagerung und der Abtrag von Schichten aus der Gasphase und die Aktivierung von implantierten Dotanten, sind temperaturabhängig. Daraus resultieren eine Vielzahl von Vorrichtungen, die eine homogene Temperaturverteilung auf dem Substrat erzeugen sollen.

Es sind Lösungen bekannt, bei denen durch eine bestimmte Formgebung der die Strahlung reflektierenden Reaktorteile eine homogene Temperaturverteilung erreicht wird. Nachteilig ist der hohe technologische Aufwand der Optimierung dieser Formgebung. Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei denen zusätzliche Wärmequellen im Reaktor angeordnet sind, die bevorzugt den Randbereich des Substrates bestrahlen.

Der Nachteil dieser Lösungen liegt ebenfalls im hohen technologischen Aufwand, der durch das Einfügen zusätzlicher Wärmequellen in den Reaktor betrieben werden muß.

Eine weitere Lösung besteht in der indirekten Erwärmung eines Substrates durch einen Träger, der seinerseits durch Strahlung erwärmt wird. Dabei soli ein zwischen Träger und Substrat strömendes Inertgas den Wärmekontakt verbessern.

Nachteilig ist hier- neben dem hohen Aufwand-die zusätzlich zu erwärmende thormische Masse des Trägers, die zu niedrigeren Erwärmungsgeschwindigkeiten des Substrates führt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine homogene Temperaturverteilung auf der Oberfläche von Halbleitersubstraten für eine qualitativ hochwertige Bearbeitung zu erzielen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine örtliche Beeinflussung der in einen Reaktionsraum einfallenden Wärmestrahlung erzielt, um eine homogene Temperaturverteilung auf einem in diesem zu bearbeitenden Halbleitersubstrat zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das die Wärmequelle umgebende Gehäuse Wände mit ortsabhängigen Transmissionskoeffizienten und strahlungsbrechenden Eigenschaften, bzw. ortsabhängigen Reflexionskoeffizienten besitzt. Die Wand des Gehäuses, die als Strahlungsfenster der Auskopplung der Strahlung in den Reaktionsraum dient, besitzt einen senkrecht zur Flächennormalen des Strahlungsfensters ortsabhängigen Transmissionskoeffizienten, wobei bei der technisch bevorzugten konzentrischen Anordnung von kreisförmiges Strahlungsfenster und Substrat der Transmissionskoeffizient des Strahlungsfensters vom Zentrum zürn Rand hin zunimmt. Weiterhin kann das Strahlung fenster so ausgebildet sein, daß es senkrecht zu-seiner Flächennornaalen ortsabhängige strahlungsbrechende Eigenschafton besitzt, wobei es bevorzugt als eine Zerstreuungslinse ausgebildet sein kann.

Die Wand, bzw. die Wände des Gehäuses, die als Reflektoren dienen, besitzen einen senkrecht zur Flächennormalen dieser Reflektoren ortsabhängigen Reflexionskoeffizienten, wobei bei der technisch bevorzugten konzentrischen Anordnung von kreisförmigem Strahlungsfenster und Substrat der Reflexionskoeffizient des dem Strahlungsfenster gegenüberliegenden Reflektors vom Zentrum zum Rand hin zunimmt.

Durch die Vorrichtung wird erreicht, daß die auf den Rand bzw. auf sonstige kältere Bereiche des sich in einem Reaktionsraum befindenden Halbleitersubstrates auftreffende Intensität der Strahlung jiner Wärmequelle größer als die auf die Mitte bzw. die wärmenden Bereiche des Halbleitersubstrates auftreffende Intensität ist und somit eine homogene Temperaturverteilung auf dem Substrat erzielt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand einer Zeichnung näher erläutert. Gemäß der Figur besteht die Vorrichtung zur Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Wärmequellen zur Bearbeitung eines Halbleitersubstrates im wesentlichen aus 12 Wolfram-Halogen-Stabstrahlern 1, einem diese umschließenden Gehäuse und einem nicht näher beschriebenen Reaktionsraum 2, in dem sich das zu erwärmende Substrat 4 befindet. Das Gehäuse besteht aus einem strahlungsdurchlässigen Strahlungsfenster 3, das den oberen Abschluß des Gehäuses zum Reaktionsraum bildet, und doppelwandigen, wassergekühlten, i»rahlur,gsreflektierenden Wänden 6. Die Innenflächen des Gehäuses sind auf Hochglanzpoliert.

Der strahlungsdurchlässige Teil des Gehäuses besteht aus zwei Quarzglasscheiben, zwischen denen als Kühlmittel Wasser strömt. Zwischen den Quarzglassciieiben befindet sich ein Strahlungsabsorbierenden Körper 5, dessen Dicke in der Mittelachse der QuarzglasGcheiben am größten ist und zum Rand hin abnimmt. Damit ist der Transmissionsgrad des strahlungsdurchlässigen Teiles der Anordnung am Rand größer als in der Mitte und bewirkt eine höhere Intensität der Wärmestrahlung auf den Rand des Substrates im Vergleich zu der auf die Mitte einfallenden Intensität, wodurch eine homogene Temperaturverteilung auf dem Substrat erzielt wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Strahlungsverteilung einer oder mehrerer Wärmequellen zur Erwärmung flächenförmig ausgebildeter Werkstücke, insbesondere zur Erwärmung eines Halbleitersubstrates für die chemische Gasphasenabscheidung innerhalb eines Reaktionsraumes, wobei die Wärmequelle in einem durch ein vorzugsweise kreisförmig ausgebildetes und gegenüber dem Substrat parallel angeordnetes Strahlungsfenster vom Reaktionsraum getrennten Gehäuse angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Reflexionskoeffizient der Innenflächen (6) des Gehäuses (7) sowie der Transmissionskoeffizient und/oder die strahlungsbrechenden Eigenschaften des Strahlungsfensters (3) abhängig vom Ort senkrecht zu deren Flächennormalen ausgebildet sind.

2. Vorrichtung zur Strahlungsverteilung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Innenflächen (6) des Gehäuses (7) gegenüber dem Strahlungsfensttr (3) als Reflektor derart ausgebildet ist, daß dessen Reflexionskoeffizient vom Zentrum des Reflektors zu seinem Rand hin zunimmt.

3. Vorrichtung zur Strahlungsverteilung gemäß Anspruch 1, qekennzeichnet dadurch, daß der Transmissionskoeffizient des Strahlungsfensters von seinem Zentrum zum Rand hin zunimmt.

4. Vorrichtung zur Strahlungsverteilung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Strahlungsfenster (3) als kühlbare Zerstreuungslinse ausgebildet ist.