DE10060628A1 - RTP-Reaktor sowie dazugehöriges Betriebsverfahren - Google Patents
RTP-Reaktor sowie dazugehöriges BetriebsverfahrenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen RTP-Reaktor sowie ein dazugehöriges Betriebsverfahren mit einem Reaktorblock (2), einer Vielzahl von Wärmequellen (6), einer Kammer (5) zum Aufnehmen eines Substrats (8) und zumindest einer oberen Wechselplatte (12) zur Verringerung einer Kontamination der Kammer (5) durch von dem Substrat (8) abgedampftes Material. Zur Reduzierung der Wartungskosten sowie der Ausfallzeiten des RTP-Reaktors (1) besitzt die obere Wechselplatte (12) optisch diffuse Eigenschaften.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen RTP-Reaktor
sowie ein dazugehöriges Betriebsverfahren und insbesondere
auf einen RTP-Reaktor mit verbesserten Standzeiten.
Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden zunehmend
Kurzzeittemperaturprozesse bzw. sogenannte "rapid thermal
process" (RTP) eingesetzt. Dabei wird ein Substrat für kurze
Zeit, typisch 5 bis 10 Sekunden, auf eine Temperatur im Be
reich von 1000 bis 1100 Grad Celsius aufgeheizt. Als RTP-
Prozesse werden z. B. Ausheilprozesse, Reinigungsprozesse,
Oxidationsprozesse und/oder chemische Gasabscheideprozesse
(chemical vapor deposition, CVD) durchgeführt. RTP-Prozesse
werden meist in Einscheiben-Reaktoren durchgeführt, die eine
Vielzahl von ansteuerbaren Wärmequellen aufweisen. Als Wärme
quellen werden hierbei meist Lampen oder Heizzonen verwendet.
Bei einem RTP-Prozess wird ein Substrat für kurze Zeit auf
eine hohe Temperatur aufgeheizt. Dabei ist es wichtig, dass
das Substrat überall die selbe Temperatur aufweist. Bei ver
schiedenen RTP-Prozessen, insbesondere bei einem BPSG-
Verfließen (Verfließen von Bohr-Phosphor-Silikatglas), dampft
Schichtmaterial von den Siliziumscheiben bzw. dem Wafer
substrat ab und schlägt sich in der Prozesskammer der RTP-
Anlage bzw. des RTP-Reaktors nieder. Dadurch werden die opti
schen Eigenschaften der Kammer verändert, was dazu führen
kann, dass eine absolute Temperatur des Substrats verändert
wird und/oder die Temperaturhomogenität auf dem Substrat mit
zunehmender Anzahl von prozessierten Scheiben bzw. Substraten
abnimmt.
Zur Vermeidung einer derartigen Kontamination der Prozesskam
mer werden gemäß dem Stand der Technik sogenannte Wechsel
platten bzw. Linerplatten aus optisch transparentem Quarzglas
beispielsweise oberhalb und unterhalb des Substrats (Top- und
Bottom-Linerplatten) in die Kammer eingebaut. Das abgedampfte
Material schlägt sich somit auf diesen Wechselplatten nieder
und nicht mehr in der Prozesskammer selbst. Diese Linerplat
ten bzw. Wechselplatten sind wesentlich einfacher und kosten
günstiger auszutauschen als die Prozesskammer des RTP-
Reaktors, wodurch sich die Wartungskosten verringern und die
Standzeiten des RTP-Reaktors erhöhen lassen.
Durch die zunehmende Anzahl von prozessierten Siliziumschei
ben bzw. Substraten verringert sich jedoch durch eine Be
schichtung die optische Transparenz der Wechselplatten, wobei
die obere Wechselplatte wesentlich stärker beschichtet wird
als die untere Wechselplatte. Durch diese Beschichtung treten
ferner hohe lokale Unterschiede in der Transparenz der Wech
selplatten auf, wobei sich nach der Prozessierung von ca. 500
Substraten bzw. Scheiben in der Kammer bereits ein relativ
starkes Muster insbesondere auf der Top-Linerplatte ausbil
det. Um den Einfluss dieser Veränderungen auf die Temperatur
verteilung der Substratscheiben niedrig zu halten, werden
demzufolge die Liner- bzw. Wechselplatten in regelmäßigen Ab
ständen ausgetauscht. Sie können nach einer Reinigung wie
z. B. einem Abwischen und anschließenden nasschemischen Reini
gen wieder verwendet werden, wobei allerdings eine Transpa
renz der Wechselplatten mit zunehmender Anzahl von Reini
gungsvorgängen abnimmt und somit der Ausgangszustand nicht
mehr erreicht werden kann. Die Wechselplatten müssen daher
nach ca. 4 bis 5 Wechselzyklen verworfen werden. Da derartige
Wechselplatten ca. 1000,- DM/Platte kosten, ist die Wartung
und Instandhaltung von derartigen herkömmlichen RTP-Reaktoren
relativ kostenintensiv. Da ferner der Austausch der Wechsel
platten sowie die Reinigungsvorgänge langwierig sind, ergibt
sich ferner eine relativ zeitaufwändige Instandhaltung, die
zu hohen Ausfallszeiten führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde einen RTP-
Reaktor sowie ein dazugehöriges Betriebsverfahren zu schaf
fen, bei dem kurze Ausfallzeiten und geringe Wartungskosten
realisierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Reaktors
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des
Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruchs gelöst.
Insbesondere durch die Verwendung einer oberen Wechselplatte
mit optisch diffusen Eigenschaften können die Auswirkungen
der Beschichtung auf Grund des von dem Substrat abgedampften
Materials wesentlich verringert werden, wodurch man bei wei
terhin sehr guten Temperaturhomogenitäten auf dem Substrat
wesentlich vergrößerte Wechselzyklen und somit verringerte
Kosten für die Wartung erhält.
Vorzugsweise werden die optisch diffusen Eigenschaften durch
zumindest eine gleichmäßig matte Oberfläche der oberen Wech
selplatte realisiert. Die matte Oberfläche kann hierbei eine
durch Schleifen, Sandstrahlen und/oder Ätzen hervorgerufene
Rauhigkeit aufweisen, wodurch die optischen Eigenschaften bei
einer entsprechenden Reinigung nahezu unverändert bleiben und
eine Gesamtstandzeit wesentlich verlängert wird.
Ferner kann eine untere Wechselplatte zur Verringerung einer
Kontamination der Kammer unterhalb des Substrats angeordnet
sein, die vorzugsweise optisch transparente Eigenschaften
aufweist. Da die untere Platte wesentlich geringer beschich
tet wird als die obere Wechselplatte, sind die lokalen Unter
schiede in der Transparenz hier von untergeordneter Bedeu
tung. Eine Erwärmung des Substrats kann somit weiterhin sehr
effizient durchgeführt werden.
In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Die Figur zeigt eine vereinfachte Schnittansicht durch einen
RTP-Reaktor.
Der RTP-Reaktor 1 umfasst einen Reaktorblock 2 zum Durchfüh
ren der vorstehend beschriebenen Kurzzeittemperaturprozesse
(rapid thermal process, RTP). Der Reaktorblock 2 weist einen
Gaseinlass 3 sowie einen nicht dargestellten Gasauslass auf,
worüber die Prozessgase zugeführt bzw. abgeleitet werden. In
der Nähe des Gaseinlasses 3 befinden sich Gasprallplatten 10
bzw. "shower heads" in einer Prozesskammer 5, die eine Ver
gleichmäßigung des Gasflusses bewirken. Zum Öffnen des Reak
torblocks 2 bzw. zum Beschicken der Prozesskammer 5 ist fer
ner eine Reaktortür 4 vorgesehen. Die Prozesskammer 5 befin
det sich innerhalb des Reaktorblocks 2 und besteht vorzugs
weise aus einem transparenten Quarzglas. Zwischen der Pro
zesskammer 5 und dem Reaktorblock 2 sind eine Vielzahl von
Wärmequellen 6 angeordnet, die beispielsweise Quarzlampen
aufweisen und separat ansteuerbar sind.
Ein zu behandelndes Substrat 8 wie z. B. eine Silizium-
Waferscheibe wird von einer Tragevorrichtung 7 derart gehal
ten, dass das Substrat 8 von den Quarzlampen 6 durch Bestrah
len gleichmäßig und sehr schnell erhitzt werden kann. Zur
weiteren Vergleichmäßigung eines Temperaturprofils an einem
Rand des Substrats 8 kann die Prozesskammer 5 ferner ein
ringförmiges Element 9 aufweisen, welches vorzugsweise aus
einem Siliziumring besteht. Auf diese Weise wird auch am Rand
des Substrats 8 eine gleichmäßige Temperaturverteilung er
zeugt.
Zur Verringerung der vorstehend beschriebenen Kontamination
der Prozesskammer 5 durch vom Substrat 8 abgedampftes Materi
al befindet sich oberhalb des Substrats 8 eine obere Wechsel
platte 12 (Top-Linerplatte), auf der sich das abgedampfte Ma
terial niederschlagen kann und welche relativ einfach auszu
wechseln ist. Ferner kann eine untere Wechselplatte 11 (Bot
tom-Linerplatte) unterhalb des Substrats 8 angeordnet sein,
die ebenfalls vom Substrat 8 abgedampftes Material auffängt
und relativ einfach auszuwechseln ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für die obere Wechsel
platte 12 nunmehr anstelle der üblicherweise transparent aus
geführten Platten eine Wechselplatte verwendet, die optisch
diffuse Eigenschaften aufweist. Auf Grund der optisch diffu
sen Eigenschaften werden die Einflüsse durch die bei der Ab
dampfung auf der Wechselplatte erzeugte inhomogene Beschich
tung für die Bestrahlung wesentlich verringert, wodurch man
auch bei der Prozessierung einer Vielzahl von Siliziumschei
ben bzw. Substraten 8 in der Prozesskammer 5 eine im Wesent
lichen homogene Temperaturverteilung erhält. Da die Wechsel
platte 12 bereits zu Beginn optisch diffuse Eigenschaften
aufweist, müssen die Wechselplatten 11 und 12 zu einem we
sentlich späteren Zeitpunkt ausgewechselt und gereinigt wer
den, wodurch sich die Ausfallzeiten des RTP-Reaktors wesent
lich verringern.
Vorzugsweise wird die optisch diffuse Eigenschaft der oberen
Wechselplatte 12 durch zumindest eine gleichmäßig matte Ober
fläche der Platte erzeugt. Die gleichmäßig matte Oberfläche
kann hierbei auf der dem Substrat 8 zugewandten, der abge
wandten oder auch auf beiden Seiten der oberen Wechselplatte
12 ausgebildet sein.
Beispielsweise erhält man die matten Oberflächen der Wechsel
platte durch eine Rauhigkeit, die durch spezielles Schleifen,
Sandstrahlen und/oder Ätzen einer Quarzglasplatte erzeugt
wird. Bei der Realisierung einer derartigen matten Oberfläche
der oberen Wechselplatte 12 ergibt sich insbesondere bei den
notwendigen Reinigungsvorgängen der Wechselplatte eine
gleichbleibende Rauhigkeit und somit die bereits zu Beginn
existierende optisch diffuse Eigenschaft, wodurch sich erfah
rungsgemäß nunmehr eine über 50fache Wiederverwendbarkeit
der oberen Wechselplatte 12 ergibt. Auf diese Weise erhält
man eine deutliche Kostenreduktion bei der Wartung und In
standhaltung des RTP-Reaktors. Da darüber hinaus ein Reini
gungsvorgang ohnehin oftmals ein Überätzen/Überschlei
fen/Sandstrahlen der Wechselplatte beinhaltet, werden die
Ausgangszustände für die Wechselplatte 12 automatisch wieder
hergestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann demzufolge eine her
kömmliche Top-Liner- bzw. Wechselplatte 12 derart verändert
werden, dass sich sowohl die Kosten für die Wartung als auch
die Ausfallzeiten des RTP-Reaktors wesentlich verringern. Da
lediglich die Oberflächen der Wechselplatte 12 beispielsweise
durch Überätzen, Überschleifen und/oder Sandstrahlen matt ge
macht werden, jedoch die Geometrie der Platte unverändert
bleibt, ergeben sich keine weiteren Kosten bei der Modifizie
rung des RTP-Reaktors. Insbesondere bei Verwendung von Wolf
ram-Halogenstrahlern als Wärmequellen 6 ergibt sich eine be
sonders homogene Strahlungsverteilung und damit Temperatur
verteilung auf dem Substrat 8 mit den optisch diffusen Wech
selplatten.
Eine untere Wechselplatte 11 wird vorzugsweise weiterhin
durch eine optisch transparente Quarzglasplatte realisiert,
wodurch eine Erwärmung des Substrats 8 besonders schnell
durchgeführt werden kann. Die Einflüsse einer inhomogenen
Schichtbildung sind hierbei von untergeordneter Bedeutung, da
sich der größte Teil des vom Substrat abgedampften Materials
an der oberen Wechselplatte 12 abscheidet.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wurde für einen RTP-
Reaktor zur Verarbeitung von Si-Substraten beschrieben. Es
können jedoch auch andere Substrate wie z. B. III-V-Halb
leiter, Glas, Keramik, Metall usw. als Substrate verwendet
werden. In gleicher Weise wurde für die Wechselplatten 11 und
12 sowie für die Prozesskammer 5 Quarzglas verwendet. Es kön
nen jedoch auch alternative Materialien mit entsprechenden
thermischen und optischen Eigenschaften verwendet werden. In
gleicher Weise kann die Erfindung auch auf Mehrscheiben-
Reaktoren angewendet werden.
Claims (11)
1. RTP-Reaktor mit
einem Reaktorblock (2) zum Durchführen von Kurzzeittempera turprozessen;
einer Vielzahl von Wärmequellen (6), die innerhalb des Reak torblocks (2) angeordnet sind;
einer Kammer (5) zum Aufnehmen eines Substrats (8) zwischen den Wärmequellen (6); und
zumindest einer oberen Wechselplatte (12) zur Verringerung einer Kontamination der Kammer (5) durch von dem Substrat (8) abgedampftes Material,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wechselplatte (12) diffuse optische Eigenschaften aufweist.
einem Reaktorblock (2) zum Durchführen von Kurzzeittempera turprozessen;
einer Vielzahl von Wärmequellen (6), die innerhalb des Reak torblocks (2) angeordnet sind;
einer Kammer (5) zum Aufnehmen eines Substrats (8) zwischen den Wärmequellen (6); und
zumindest einer oberen Wechselplatte (12) zur Verringerung einer Kontamination der Kammer (5) durch von dem Substrat (8) abgedampftes Material,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wechselplatte (12) diffuse optische Eigenschaften aufweist.
2. RTP-Reaktor nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die diffu
sen optischen Eigenschaften durch zumindest eine gleichmäßig
matte Oberfläche der oberen Wechselplatte (12) realisiert
werden.
3. RTP-Reaktor nach Patentanspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumin
dest eine gleichmäßig matte Oberfläche der Wechselplatte (12)
eine durch Schleifen, Sandstrahlen und/oder Ätzen hervorgeru
fene Rauhigkeit aufweist.
4. RTP-Reaktor nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine untere Wechsel
platte (11) zur Verringerung einer Kontamination der Kam
mer (5), die unterhalb des Substrats (8) angeordnet ist und
transparente optische Eigenschaften aufweist.
5. RTP-Reaktor nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die obere
und/oder untere Wechselplatte (12, 11) ein Quarzglas auf
weist.
6. RTP-Reaktor nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer
(5) ein Quarzglas aufweist.
7. RTP-Reaktor nach einem der Patentansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch ein ringförmiges Element
(9) zur Erzeugung einer gleichmäßigen Temperaturver
teilung am Rand des Substrats (8).
8. RTP-Reaktor nach einem der Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme
quellen (6) Quarzlampen aufweisen.
9. Verfahren zum Betreiben eines RTP-Reaktors mit
einem Reaktorblock (2) zum Durchführen von Kurzzeittempera
turprozessen;
einer Vielzahl von Wärmequellen (6), die innerhalb des Reak torblocks (2) angeordnet sind;
einer Kammer (5) zum Aufnehmen eines Substrats (8) zwischen den Wärmequellen (6); und
zumindest einer oberen Wechselplatte (12) zur Verringerung einer Kontamination der Kammer (5) durch von dem Substrat (8) abgedampftes Material,
mit den Schritten
einer Vielzahl von Wärmequellen (6), die innerhalb des Reak torblocks (2) angeordnet sind;
einer Kammer (5) zum Aufnehmen eines Substrats (8) zwischen den Wärmequellen (6); und
zumindest einer oberen Wechselplatte (12) zur Verringerung einer Kontamination der Kammer (5) durch von dem Substrat (8) abgedampftes Material,
mit den Schritten
- a) Vorbereiten der oberen Wechselplatte (12) zur Realisie rung einer optisch diffusen Eigenschaft,
- b) Beschicken der Kammer (5) mit dem zu behandelnden Sub strat (8), und
- c) Durchführen eines Kurzzeittemperaturprozesses.
10. Verfahren nach Patentanspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt
a) zumindest eine gleichmäßig matte Oberfläche der oberen
Wechselplatte (12) realisiert wird.
11. Verfahren nach Patentanspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt
a) ein Schleifen, Sandstrahlen und/oder Ätzen durchgeführt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000160628 DE10060628A1 (de) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | RTP-Reaktor sowie dazugehöriges Betriebsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000160628 DE10060628A1 (de) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | RTP-Reaktor sowie dazugehöriges Betriebsverfahren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10060628A1 true DE10060628A1 (de) | 2002-01-31 |
Family
ID=7666007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000160628 Ceased DE10060628A1 (de) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | RTP-Reaktor sowie dazugehöriges Betriebsverfahren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10060628A1 (de) |
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