DE10131673A1

DE10131673A1 - Tragevorrichtung für einen Wafer

Info

Publication number: DE10131673A1
Application number: DE10131673A
Authority: DE
Inventors: Jens Holzbecher; Steffen Toepper; Tina Koeckritz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-30
Also published as: US20030006010A1

Abstract

Zum Bewirken einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in einem Wafer (162), der sich in einer Prozeßkammer befindet, ist eine Tragevorrichtung (100) für einen Wafer mit folgenden Merkmalen offenbart: einer Trageeinrichtung (120) zum Tragen des Wafers; einer Temperaturhomogenisierungseinrichtung (122), die umfangsmäßig bezüglich des Wafers angeordnet ist, um dem Wafer eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitzustellen, wobei die Temperaturhomogenisierungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Segmenten (146a-146d) besteht, und wobei zumindest eines (146a) der Mehrzahl von Segmenten gegenüber den anderen Segmenten bewegbar ist, um ein Zuführen zu und ein Entfernen des Wafers von der Trageeinrichtung zu ermöglichen. Dadurch, daß das zumindest eine Segment gegenüber den anderen Segmenten bewegbar ist, kann es beim Einführen des Wafers angehoben werden, und kann dann während eines Prozeßschritts an dem Wafer wieder derart abgesenkt werden, damit die Temperaturhomogenisierungseinrichtung dem Wafer eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitstellt. Somit wird sichergestellt, daß bei Materialaufbringungsprozessen eine gleichmäßige Schichtdicke (Uniformity) auf dem Wafer erreicht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tragevorrichtung für einen Wafer, die insbesondere in einer Prozeßkammer einer RTP-(rapid thermal processing = schnelle thermische Prozeßführung)-Anlage vorgesehen ist.
Wafer sind dünne, flache Scheiben aus einem Halbleitereinkristall für die Herstellung integrierter Schaltungen. Zu diesem Zweck werden in mehreren Prozeßschritten bestimmte Materialschichten auf der Waferoberfläche aufgebracht und diese dann in mehreren Maskierungs-, Ätz- und Dotierungsschritten derart strukturiert, um die gewünschten Schaltungen zu erzeugen. Einige der Schichten müssen anschließend einem sogenannten Annealing- bzw. Ausheilprozeß der Gitterstrukturen unterzogen werden. Eine derartige Behandlung von Materialschichten auf der Waferoberfläche führt man in in Prozeßkammern von RTP- Anlagen, wie der SHS 2800 der Firma Steag AST (neu: Mattson), durch. Mit RTP-Anlagen können Hochtemperaturprozesse auf eine sehr kurze Zeitspanne begrenzt werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Prozeßkammer der oben erwähnten RTP-Anlage. Die eigentliche Prozeßkammer ("Tube") 2, die beispielsweise aus Quarzglas besteht, hat an ihrer rechten Seite einen Einlaß 4 für Fluide. An der linken Seite der Prozeßkammer 2 ist eine Frontplatte ("Press Plate") 6 vorgesehen, die eine Öffnung 8 aufweist, welche in einen Innenraum 10 der Prozeßkammer 2 mündet. Ferner ist eine Kammertür 12 vorgesehen, die zum Verschließen der Öffnung 8 und somit der Prozeßkammer 2 dient. An der oberen und unteren Seite der Prozeßkammer 2 sind spezielle Lampen 14 vorgesehen, die ein Aufheizen des Kammerinneren 10 bzw. eines darin befindlichen Wafers 22 in kürzester Zeit auf Prozeßtemperatur ermöglichen. Im Kammerinneren 10 ist eine Trageeinrichtung 20 vorgesehen, auf der ein Wafer 22 mittels dafür vorgesehener Trageelemente getragen wird.

Wie es auch in Fig. 2, die eine Draufsicht auf die Wafertrageeinrichtung 20 darstellt, wobei die Prozeßkammer 2 und die Kammertür 12 weggelassen sind, zu erkennen ist, wird der Wafer 22 von der Trageeinrichtung 20 an drei Auflagepunkten 24 getragen. Umfangsmäßig zu dem Wafer 22 ist eine Temperaturhomogenisierungseinrichtung in Form eines sogenannten "Slip Guard Rings" 26 vorgesehen, der in zwei Ebenen unterteilt ist, welche jeweils aus vier Segmenten bestehen.

Wie es am besten in der perspektivischen Ansicht von Fig. 3 zu sehen ist, hat die obere Ebene des Slip Guard Rings 26 an der der Frontplatte 6 abgewandten Seite drei Segmente, die in einer Ebene liegen, und an der Frontplatte 6 zugewandten Seite ein Segment 27, das feststehend erhöht angeordnet ist, um eine Zufuhr und Entnahme des Wafers 22 aus der Wafertrageeinrichtung bzw. Waferablage 20 zu ermöglichen. Wie es ferner in Fig. 3 zu erkennen ist, liegen die der Frontplatte 6 abgewandten drei Segmente 26 der oberen Ebene in einer Ebene mit dem Wafer 22. Die vier Segmente der unteren Ebene sind in einer Ebene angeordnet und befinden sich unterhalb der vier Segmente der oberen Ebene. Sowohl die Segmente der oberen als auch der unteren Ebene werden von Tragearmen 28 getragen, die an einem Rahmenteil 30 der Trageeinrichtung 20 angebracht sind. Die Gesamtheit aus Trageeinrichtung 20 (einschließlich der Tragearme 28) und Slip Guard Rings 26 wird als Tragevorrichtung (auch Wafertray genannt) bezeichnet.

Im folgenden soll nun das Verfahren zur Entnahme des Wafers aus der Wafertrageeinrichtung 20 anhand von Fig. 1 erläutert werden. Wie es am linken Abschnitt der Figur zu erkennen ist, wird bei geöffneter Kammertür 12 eine Waferhandhabungseinrichtung 34, ein sogenannter Endeffektor, eines Roboters durch die Öffnung 8 in den Prozeßkammerinnenraum 10 in Pfeilrichtung 32 eingeführt. Der Endeffektor 34 wird dann bis zum Ende des Pfeils 32 unter den Wafer 22 bewegt, wo ein vorderer Abschnitt des Endeffektors 34 beispielsweise mittels einer Saugeinrichtung (nicht dargestellt) an dem Wafer 22 festgemacht wird. Sobald sich die Flächen des Endeffektors 34 und des Wafers 22 berühren, baut sich ein Vakuum auf, welches den Wafer 22 bei Bewegungen des Roboters am Endeffektor 34 festhält. Anschließend hebt der Endeffektor 34 den Wafer 22 um einen geringen Betrag nach oben an, damit sich dieser in einer Position oberhalb der drei Segmente der oberen Ebene des Slip-Guard-Rings 26 befindet, und bewegt den Wafer 22 schließlich unterhalb des erhöht angeordneten Segments 27 in Richtung des Pfeils 36 durch die Öffnung 8 aus dem Prozeßkammerinnenraum 10 heraus. Daraufhin wird der Wafer 22 üblicherweise in eine dafür vorbestimmte Aufbewahrungskassette (nicht dargestellt) eingeführt, um für einen folgenden Bearbeitungsschritt wieder daraus entnommen zu werden. Ein Einführen des Wafers 22 verläuft in analoger Weise in umgekehrter Reihenfolge.

Befindet sich nun ein Wafer 22 in dem Innenraum 10 der Prozeßkammer 2, so wird die Kammertür 12 (siehe Fig. 1) nach oben bewegt, um den Innenraum 10 zu verschließen. Anschließend wird der Bearbeitungsvorgang, beispielsweise das Aufbringen einer Schicht, gestartet. Wie es mit Bezug auf Fig. 3 erwähnt worden ist, ist das der Frontplatte 6 zugewandte Segment 27 der oberen Ebene des Slip Guard Rings 26 bezüglich der Ebene, in der der Wafer 22 und die übrigen drei Segmente der oberen Ebene angeordnet sind, erhöht gelagert. Da der Slip Guard Ring 26 dazu dient, Wärme an den Wafer 22 zu übertragen, wird es ersichtlich, daß durch die erhöhte Lagerung des Segments 27 in dem diesem Segment benachbarten Bereich des Wafers 22 eine Temperaturabweichung zu den übrigen Bereichen des Wafers 22 auftritt, die zu den der Frontplatte 6 abgewandten drei Segmenten des Slip Guard Rings benachbart sind. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise bei einem Prozeßschritt des Aufbringens einer Materialschicht auf den Wafer 22 aufgrund der Temperaturabweichung eine ungleichmäßige Schichtdicke in dem dem Segment 27 benachbarten Bereich 23 des Wafers auftritt, wie es beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist.

Insbesondere bei einer Mehrzahl von Prozeßschritten summiert sich diese Ungleichmäßigkeit in der Schichtdicke an der dem Segment 27 benachbarten Seite zu einer nicht mehr akzeptablen Größe. Damit ist es z. B. bei photolithographischen Prozessen nicht mehr möglich, diesen Bereich 23 der größten Schichtdickenabweichung ("Range-Abweichung") auf dem Wafer zu fokussieren, was zu Ausbeuteeinbußen in dem Bereich 23 führt.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragevorrichtung für einen Wafer, insbesondere zur Verwendung in einer Prozeßkammer, zu schaffen, bei der dem Wafer eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Tragevorrichtung gemäß Anspruch 1, sowie durch eine Prozeßkammeranordnung gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Tragevorrichtung für einen Wafer eine Trageeinrichtung zum Tragen des Wafers und eine Temperaturhomogenisierungseinrichtung, die umfangsmäßig bezüglich des Wafers angeordnet ist, um dem Wafer eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitzustellen, wobei die Temperaturhomogenisierungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Segmenten besteht und wobei zumindest eines der Mehrzahl von Segmenten gegenüber den anderen Segmenten bewegbar ist, um ein Zuführen zu und ein Entfernen des Wafers von der Trageeinrichtung zu ermöglichen. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das der Frontplatte zugewandte Segment der Temperaturhomogenisierungseinrichtung starr erhöht angeordnet war, um das Zuführen zu oder das Entfernen des Wafers von der Trageeinrichtung zu ermöglichen, erlaubt die erfindungsgemäße Tragevorrichtung, daß zumindest ein Segment der Mehrzahl von Segmenten der Temperaturhomogenisierungseinrichtung während des Zuführens zu und Entfernens des Wafers von der Trageeinrichtung bewegbar oder anhebbar ist, und bei in die Trageeinrichtung eingesetztem Wafer wieder in eine Position zurück bewegt werden kann, in der die Temperaturhomogenisierungseinrichtung dem Wafer eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitstellen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die Mehrzahl der Segmente der Temperaturhomogenisierungseinrichtung eine Ebene, wobei das zumindest eine Segment während des Zuführens und Entfernens des Wafers gegenüber den anderen Segmenten aus der Ebene bewegbar ist. Zum Bereitstellen einer optimierten gleichmäßigen Wärmeübertragung ist es vorteilhaft, die Mehrzahl der Segmente der Temperaturhomogenisierungseinrichtung in einer Ebene mit dem Wafer anzuordnen. Des weiteren können die einzelnen Segmente der Mehrzahl von Segmenten Abschnitte eines Rings sein, die zusammen eine ringförmige Temperaturhomogenisierungseinrichtung, einen sogenannten Slip Guard Ring, bilden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Tragevorrichtung eine Hubeinrichtung zum Bewegen des zumindest einen Segments der Temperaturhomogenisierungseinrichtung auf. Die Hubeinrichtung kann dabei in Form einer Hubgabel gebildet sein, die ein Rahmenteil mit einem Abschnitt umfaßt, an dem eine Mehrzahl von Tragearmen vorgesehen sind, die an vorbestimmten Stellen des zumindest einen bewegbaren Segments der Temperaturhomogenisierungseinrichtung Eingriff nehmen. Dabei ist es möglich, daß an den Tragearmen Vorsprungabschnitte ausgebildet sind, die in vorbestimmte Ausnehmungen des einen bewegbaren Segments der Temperaturhomogenisierungseinrichtung eingreifen. Diese Hubgabel kann dann von einer elektrischen oder mechanischen Einrichtung betätigt werden. Insbesondere kann die mechanische Einrichtung einen pneumatischen Hubzylinder bzw. eine pneumatische Lineareinheit aufweisen. Vorteilhafterweise besteht die Trageeinrichtung der erfindungsgemäßen Tragevorrichtung aus Quarzglas.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Tragevorrichtung ferner eine zweite Temperaturhomogenisierungseinrichtung auf, die umfangsmäßig bezüglich des Wafers unterhalb der ersten Temperaturhomogenisierungseinrichtung angeordnet ist. Diese zweite Temperaturhomogenisierungseinrichtung kann dabei ebenso wie die erste Temperaturhomogenisierungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Segmenten bestehen. Die Segmente der jeweiligen Temperaturhomogenisierungseinrichtungen können dabei aus Silizium bestehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Prozeßkammer zum Behandeln eines Wafers, die einen Prozeßraum aufweist, in dem eine Tragevorrichtung für einen Wafer vorgesehen ist, wie sie oben definiert wurde. Vorteilhafterweise umfaßt die Prozeßkammer ferner eine Kammertür zum Öffnen und Schließen der Prozeßkammer, wobei das zumindest eine bewegbare Segment der Temperaturhomogenisierungseinrichtung der Tragevorrichtung in Abhängigkeit des Öffnungszustands der Kammertür betätigt wird. Das bedeutet, das Bewegen des einen bewegbaren Segments der Temperaturhomogenisierungseinrichtung, d. h. das Anheben und Absenken des Segments, kann in Übereinstimmung mit einem Türöffnungssignal automatisch gesteuert werden. So ist es möglich, daß bei geöffneter Kammertür das zumindest eine bewegbare Segment der Temperaturhomogenisierungseinrichtung in eine Position bewegt wird, bei der ein Wafer zu der Trageeinrichtung zuführbar oder aus dieser entnehmbar ist, und bei geschlossener Kammertür in eine Position bewegt wird, bei der die Temperaturhomogenisierungseinrichtung den Wafer gleichmäßig umgibt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Prozeßkammeranordnung im Stand der Technik, die entlang der Linie A-A von Fig. 2 genommen worden ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine in einer Prozeßkammer angeordneten Tragevorrichtung im Stand der Technik, bei dem im Gegensatz zu Fig. 1 die Prozeßkammerwände, die Heizeinrichtung bzw. die Heizelemente, und die Kammertür weggelassen worden sind;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von der Seite und von oben der in Fig. 2 gezeigten Tragevorrichtung im Stand der Technik;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von der Seite und von oben einer Trageeinrichtung der erfindungsgemäßen Tragevorrichtung;
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein bewegbares Segment der Temperaturhomogenisierungseinrichtung der erfindungsgemäßen Tragevorrichtung;
Fig. 6 eine Hubgabel zum Ineingriffnehmen mit dem in Fig. 5 gezeigten bewegbaren Segment;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Frontplatte eines RTP-Anlagenofens, an der die erfindungsgemäße Tragevorrichtung vorgesehen ist, wobei die Wände der um die Tragevorrichtung angeordneten Prozeßkammer, sowie die Heizeinrichtung und die Kammertür weggelassen sind; und
Fig. 8 eine Vorderseite der in Fig. 7 dargestellten Frontplatte mit der erfindungsgemäßen Tragevorrichtung, wobei ebenso die Wände der die Tragevorrichtung umgebenden Prozeßkammer, sowie die Heizeinrichtung und die Kammertür weggelassen sind.
Zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tragevorrichtung sei zunächst auf Fig. 7 verwiesen, in der die erfindungsgemäße Tragevorrichtung 100 bestehend im wesentlichen aus einer Trageeinrichtung ("Wafertray") 120 und einer Temperaturhomogenisierungseinrichtung ("Slip Guard Ring") 122 in einer Zusammenbaudarstellung gezeigt ist.
Wie es ausführlicher in Fig. 4 dargestellt ist, besteht die Trageeinrichtung 120 vorzugsweise aus Quarzglas und hat einen U-förmigen Rahmen 124, an dessen in der Figur auf der rechten Seite dargestelltem Abschnitt eine Strebe 126 vorgesehen ist. Ferner befinden sich an diesem auf der rechten Seite dargestellten Abschnitt Befestigungselemente 128, die, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, an der Rückseite der Frontplatte 6 eines RTP-Anlagenofens an Verbindungsabschnitten 130 angebracht sind, um die Tragevorrichtung 100 in der Prozeßkammer zu halten (entsprechend Fig. 1, in der die Tragevorrichtung im Stand der Technik im eingebauten Zustand gezeigt ist).
Die Trageeinrichtung 120 weist ferner drei Tragearme 132 auf, an deren dem Rahmenteil 124 abgewandten Seite jeweilige Auflageabschnitte 134 vorgesehen sind, auf denen über eingesteckte Pins ein Wafer 160 angeordnet werden kann, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Außerdem weist das Rahmenteil 124 Trageanordnungen 136 auf, die jeweils untere Tragearme 138 mit unteren Zentrierungsabschnitten 140 und obere Tragearme 142 mit oberen Zentrierungsabschnitten 144 aufweisen. Die Trageanordnungen 136 ermöglichen es, die Temperaturhomogenisierungseinrichtung 122 (siehe Fig. 7), die aus einem Ring einer oberen Ebene bzw. einem oberen Ring 146 mit Segmenten 146a-146d und einem Ring einer unteren Ebene bzw. einem unteren Ring 148 mit Segmenten 148a-148d besteht, positionsgenau an der Trageeinrichtung 120 anzubringen.
Wie es in Fig. 7 zu sehen ist, sind der obere 146 und untere 148 Ring der Temperaturhomogenisierungseinrichtung 122 in jeweils vier Segmente unterteilt. Ausgehend von dem Segment, das sich an der der Frontplatte 6 zugewandten Seite des Rings befindet, sollen die einzelnen Ringsegmente im Uhrzeigersinn mit den Buchstaben a, b, c, d bezeichnet werden, auch wenn manche Segmente des unteren Rings 148 in der Figur nicht zu sehen sind. Die einzelnen Segmente 146a bis 146d und 148a bis 148d sind vorzugsweise aus Silizium hergestellt.
Zunächst sei auf den unteren Ring 148 Bezug genommen, dessen Segmente 148a bis 148d in einer Ebene angeordnet sind. Wie es in Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 7 zu sehen ist, wird das der Frontplatte 6 abgewandte Segment 148c von Abschnitten der Tragearme 138 sowie von Vorsprungabschnitten 147 des Tragearms 132 getragen und durch die unteren Zentrierungsabschnitte 140 in Position gehalten. Die Segmente 148b und 148d werden ebenfalls von Abschnitten der unteren Tragearme 138 sowie von Vorsprungabschnitten 149 der Tragearme 132 und von Vorsprungabschnitten 150 des Rahmenteils 124 getragen und durch die unteren Zentrierungsabschnitte 140 in Position gehalten. Das Segment 148a wird von Abschnitten der unteren Tragearme 138 sowie von einem Trageabschnitt 152 der Strebe 126 getragen und durch jeweilige untere Zentrierungsabschnitte 140 in Position gehalten.
Es sei nun auf den oberen Ring 146 verwiesen, dessen Segmente 146b bis 146d in einer Ebene starr über den Segmenten 148b bis 148d gehalten werden. Das Segment 146c wird dabei von Abschnitten der Tragearme 142 sowie von einem Trageabschnitt 154 des Tragearms 132 getragen und von jeweiligen oberen Zentrierungsabschnitten 144 in Position gehalten. Die Segmente 146b und 146d werden ebenso von Abschnitten der oberen Tragearme 142 sowie von Vorsprüngen 156 an einer oberen Strebe 158 einer jeweiligen Trageanordnung 136 getragen und durch jeweilige obere Zentrierungsabschnitte 144 in Position gehalten.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist das der Frontplatte 6 zugewandte Segment 146a nicht starr oberhalb der Ebene angeordnet, die von den Segmenten 146b bis 146d gebildet wird, um ein Zuführen bzw. Entnehmen eines Wafers zu bzw. aus der Trageeinrichtung 120 zu ermöglichen, sondern ist, wie es insbesondere in Fig. 7 durch den Pfeil 159 veranschaulicht ist, beweglich angeordnet.
Diese Bewegung des Segments 146a sowie der dazugehörige Bewegungsmechanismus soll nun erläutert werden. Wie es in Fig. 7 mittels durchgezogener Linien gezeigt ist, befindet sich das bewegliche Segment 146a in einer Ebene mit den übrigen Segmenten 146 bis 146d des oberen Rings 146, wenn ein Wafer 160 zur Behandlung bzw. Bearbeitung in die erfindungsgemäße Tragevorrichtung 100 eingebracht worden ist. Genauer gesagt, liegt der Wafer 160 in diesem Zustand auf den Auflageabschnitten 134 eingesteckten Pins der Tragearme 132 auf (siehe Fig. 4) und wird von den Ringen 146 und 148 der Temperaturhomogenisierungseinrichtung 122 entlang seines Umfangs umgeben. Um eine möglichst gleichmäßige thermische Umgebung für den Wafer 160 bereitzustellen, befinden sich im Gegensatz zum Stand der Technik alle Segmente, einschließlich des Segments 146a, des oberen Rings 146 auf einer Ebene mit Bezug zueinander und befinden sich vorzugsweise in einer Ebene mit dem Wafer 160. Unter dem Wafer 160 liegt ein sogenannter Hotliner, d. h. ein Wafer mit 3 Bohrungen, welcher von dem unteren Slip Guard Ring 148 umgeben ist.
Die Slip Guard Ringe 146, 148 dienen zur Verhinderung thermischer Differenzen im Randbereich des sogenannten Hotliners, auf dem der eigentliche Produktwafer 160 liegt. Derartige thermische Differenzen würden ohne die Slip Guard Ringe 146, 148 aufgrund des sogenannten "Photon Box Effektes und des Kanteneffektes bzw. "Edge"-Effektes auftreten. Der sogenanten "Photon Box"-Effekt tritt während des Aufheizvorganges auf und bewirkt, daß die Kanten des Wafers heißer sind als dessen Mittenbereich. Während des stetigen Zustandes tritt der Kanteneffekt bzw. "Edge"-Effekt auf, was bedeutet, daß die Kanten des Wafers kälter als dessen Mittenbereich sind.
Durch die Ringe 146 und 148 wird im Gegensatz zum Stand der Technik verhindert, daß Temperaturschwankungen bzw. Temperaturabweichungen im Wafer 160 auftreten, die insbesondere bei Materialaufbringungsschritten zu einer ungleichmäßigen Schichtdicke bzw. einer "Rangeabweichung" führen würden, wie es mit Bezug auf Fig. 2 zu dem Bereich 23 erläutert worden ist.
Um nun den Wafer 160 nach einem Bearbeitungsschritt mittels einer Roboterhandhabungseinrichtung bzw. einem Roboter- Endeffektor 162 aus der Tragevorrichtung 100 entfernen zu können, ist es notwendig, daß das bewegliche Segment 146a aus der Ebene mit den anderen Segmenten 146b bis 146d bzw. dem Wafer 160 bewegt wird. Zu diesem Zweck ist das Segment 146a auf einer Hubgabel 164, vorzugsweise aus Quarzglas, gelagert, durch die das Segment 146a eine Bewegung gemäß dem Pfeil 159 senkrecht zur Ebene des Rings 146 (in Fig. 7 nach oben) durchführen kann. Wie es in Fig. 6 ausführlich dargestellt ist, besteht die Hubgabel 164 aus einem im wesentlichen U- förmigen Rahmenteil 166, an dessen vorderem Abschnitt drei Tragearme 168 und an dessen hinterem Abschnitt an Schenkeln 167 jeweilige Befestigungsabschnitte 170 vorgesehen sind. Die Länge der Tragearme 168 ist dabei derart bemessen, daß Vorsprungabschnitte 172, die an dem dem Rahmenteil 166 abgewandten Ende der Tragearme 168 vorgesehen sind, mit Ausnehmungen 174 des beweglichen Segments 146a, wie sie in einer Draufsicht in Fig. 5 dargestellt sind, in Eingriff treten können. Die Befestigungsabschnitte 170 hingegen sind an Hubstößeln 176 einer Hubvorrichtung 178 angebracht.
Wie es am besten in Fig. 8 zu sehen ist, weist die Hubvorrichtung 178 eine pneumatische Lineareinheit 180 auf, die an der Frontplatte 6 des Ofens der RTP-Anlage angebracht ist. Es sei bemerkt, daß anstelle der pneumatischen Lineareinheit auch andere mechanische oder elektrische Antriebseinrichtungen verwendet werden können. An der Oberseite der pneumatischen Lineareinheit 180 steht ein Kolben 182 hervor, der in Längsrichtung der pneumatischen Lineareinheit, d. h. nach oben und nach unten in der Ebene der Frontplatte 6, bewegbar ist. An diesem Kolben 182 ist ein im wesentlichen U-förmiges Stützteil 184 angebracht, an dessen oberen Schenkelabschnitten 186 die jeweiligen Hubstößel 176 befestigt sind. Dabei sind die jeweiligen Hubstößel 176 über eine gewisse Wegstrecke ausgehend von den oberen Schenkelabschnitten von einem Membranbalg 188 umgeben, um eine gedichtete Durchführung für den Hubstößel 176 bereitzustellen.
In den Fig. 7 und 8 ist mittels durchgezogener Linien eine untere Stellung veranschaulicht, bei der alle Teile der Hubvorrichtung 178, einschließlich des Hubstößels 176 sowie der Hubgabel 164 derart abgesenkt sind, daß sich das bewegliche Segment 146a in einer Ebene mit den übrigen Segmenten 146b bis 146d befindet, wie es während eines Bearbeitungsschritts bzw. Prozeßschritts erforderlich ist. Hingegen zeigen die strichpunktierten Linien einen oberen Zustand, bei dem die Hubeinrichtung 178, einschließlich des Hubstößels 176 und der Hubgabel 164, derart angehoben sind, daß das bewegliche Segment 146a sich um einen vorbestimmten Betrag (in der praktischen Ausführung ungefähr 8 mm) oberhalb der Ebene des oberen Rings 146 befindet. Dieser Zustand, der im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Zustand entspricht, ermöglicht es, daß ein Roboter-Endeffektor 162 sich in Richtung des Pfeils 190 in eine Position unterhalb des Wafers 160 bewegt, diesen durch Ansaugen an seinem Endabschnitt festmacht, ihn ein wenig über die Ebene der Segmente 196b bis 146d anhebt und ihn dann durch die Öffnung 8 der Frontplatte 6 aus der Prozeßkammer entfernt. Es sei bemerkt, daß die Schenkel 167 des Rahmenteils 166 der Hubgabel 164 derart weit voneinander beabstandet sind, daß es möglich wird, den Wafer 160 zum Zuführen bzw. Entfernen dazwischen hindurch zu bewegen.
Nach dem Entfernen des Wafers 160 kann ein neuer Wafer durch den Roboter-Endeffektor 162 in entsprechender umgekehrter Reihenfolge in die Prozeßkammer bzw. die dort befindliche Tragevorrichtung 100 eingeführt werden. Wie beim Vorgang des Entfernens des Wafers 160 befindet sich auch beim Einführen des Wafers die Hubvorrichtung 178, einschließlich des Hubstößels 176 und der Hubgabel 164, in einer oberen Stellung, um ein Bewegen des Wafers 160 in den oberen Ring 146 mittels des Roboter-Endeffektors 162 zu ermöglichen. Nachdem der Wafer auf den Auflageabschnitten 134 der Trageeinrichtung 120 abgelegt worden ist, wird der Endeffektor 162 von dem Wafer 160 gelöst und bewegt sich in der Richtung des Pfeils 190 aus der Prozeßkammer hinaus. Um wiederum eine gleichmäßige bzw. homogene thermische Umgebung für den Wafer 160 bereitzustellen, wird die Hubvorrichtung 178 einschließlich des Hubstößels 176 und der Hubgabel 164 in eine untere Stellung gebracht, damit das bewegliche Segment 146a in eine derartige Position abgesenkt wird, in der es in einer Ebene mit den übrigen Segmenten 146b bis 146d und dem Wafer 160 liegt. Sobald nun die Kammertür 12 (siehe Fig. 1) die Prozeßkammer 2 abschließt, kann die Behandlung bzw. Bearbeitung des Wafers begonnen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bewegung bzw. Aktivierung der Hubvorrichtung 178 in Abhängigkeit von der Stellung der Kammertür 12 automatisch zu steuern. Beispielsweise wird die Hubvorrichtung 178 veranlaßt, eine obere Stellung einzunehmen, bei der das bewegliche Segment 146a sich oberhalb der Ebene der Segmente 146b bis 156d befindet, wenn sich die Kammertür in einer Stellung befindet, bei der die Öffnung der Frontplatte nicht von dieser abgedeckt ist bzw. bei der die Prozeßkammer geöffnet ist. Folglich wird dann die Hubvorrichtung 178 dazu veranlaßt, eine untere Stellung einzunehmen, bei der das bewegliche Segment 146a sich in einer Ebene mit den anderen Segmenten 146b bis 146d des Rings 146 befindet, wenn die Kammertür 12 die Öffnung 8 abdeckt und somit die Prozeßkammer verschließt, um einen Bearbeitungsschritt bzw. Prozeßschritt an einem Wafer 160 durchzuführen.
Auf diese Weise wird automatisch gewährleistet, daß sich die Segmente der jeweiligen Ringe 146 und 148 jeweils in einer Ebene befinden, um die bereits beschriebene Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung auf dem Wafer zu erreichen. Bezugszeichenliste 2 Prozeßkammer
4 Einlaß
6 Frontplatte
8 Öffnung
10 Prozeßkammerinnenraum
12 Kammertür
14 Heizelemente
20 Trageeinrichtung
22 Wafer
23 Bereich ungleichmäßiger Schichtdicke
24 Auflagepunkte
26 Wärmeübertragungseinrichtung/Slip Guard Ring
27 feststehend erhöht gelagertes Segment
28 Tragearme
30 Rahmenteil
32 Pfeilrichtung in 10 hinein
34 Roboterendeffektor
36 Pfeilrichtung aus 10 heraus
100 Tragevorrichtung
120 Trageeinrichtung
122 Wärmeübertragungseinrichtung/Slip Guard Ring
124 O-förmiges Rahmenteil von 120
126 Strebe zur Stabilisierung von 124
128 Befestigungsendabschnitt
130 Verbindunsabschnitte zum Anbringen von 128
132 Tragearme für 134
134 Auflageabschnitte
136 Trageanordnungen
138 untere Tragearme für 140
140 untere Zentrierungsabschnitte
142 obere Tragearme für 144
144 obere Zentrierungsabschitte
146 oberer Ring
147 Vorsprungabschnitte für 148c
148 unterer Ring
149 Vorsprungabschnitte für 148b, d
150 Vorsprungabschnitte an 124
152 Trageabschnitt von 126
154 Trageabschnitt von 132
156 Vorsprünge an 158
158 obere Strebe von 136
159 Pfeilrichtung der Bewegung von 146a
160 Wafer
162 Endeffektor
164 Hubgabel
166 U-förmiges Rahmenteil von 164
167 Schenkel von 166
168 Tragearme zu 166
170 Befestigungsabschitte
172 Vorsprungabschnitte von 168
174 Ausnehmungen an 164a
176 Hubstößel
178 Hubvorrichtung
180 pneumatische Lineareinheit
182 Kolben zu 180
184 U-förmiges Stützteil
186 obere Schenkelabschnitte von 184
188 Membranbalg
190 Pfeilrichtung in/aus Prozeßkammer

Claims

1. Tragevorrichtung (100) für einen Wafer (160) mit folgenden Merkmalen:
einer Trageeinrichtung (120) zum Tragen des Wafers (160);
einer Temperaturhomogenisierungseinrichtung (122; 146, 148), die umfangsmäßig bezüglich des Wafers (160) angeordnet ist, um dem Wafer (160) eine gleichmäßige thermische Umgebung bereitzustellen;
wobei die Temperaturhomogenisierungseinrichtung (122) aus einer Mehrzahl von Segmenten (146a-146d) besteht; und
wobei zumindest eines (146a) der Mehrzahl von Segmenten (146a-146d) gegenüber den anderen Segmenten bewegbar ist, um ein Zuführen zu und ein Entfernen des Wafers (160) von der Trageeinrichtung (120) zu ermöglichen.

2. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Mehrzahl von Segmenten (146a-146d) eine Ebene bilden, wobei das zumindest eine Segment (146a) von der Mehrzahl von Segmenten aus der Ebene bewegbar ist.

3. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Mehrzahl der Segmente (146a-146d) in einer Ebene mit dem Wafer (160) angeordnet ist.

4. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die einzelnen Segmente der Mehrzahl von Segmenten (146a-146d) Abschnitte eines Rings (146) sind, die zusammen eine ringförmige Temperaturhomogenisierungseinrichtung (122) bilden.

5. Tragevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Hubeinrichtung (164, 176, 178) zum Bewegen des zumindest einen Segments (146a) aufweist.

6. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Hubeinrichtung (164, 176, 178) eine Hubgabel (164) umfaßt, die ein Rahmenteil (166) aufweist, an dem eine Mehrzahl von Tragearmen (168) vorgesehen sind, die an vorbestimmten Stellen des zumindest einen Segments (146a) Eingriff nehmen.

7. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, die ferner eine elektrische oder mechanische Einrichtung (180) zum Betätigen der Hubeinrichtung (164, 176, 178) aufweist.

8. Tragevorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die mechanische Einrichtung eine pneumatische Lineareinheit (180) ist.

9. Tragevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Trageeinrichtung (120) aus Quarzglas besteht.

10. Tragevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zweite aus einer Mehrzahl von Segmenten (148a-148d) bestehende Temperaturhomogenisierungseinrichtung (148) aufweist, die umfangsmäßig bezüglich des Wafers (160) unterhalb der Temperaturhomogenisierungseinrichtung (146) angeordnet ist.

11. Tragevorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Segmente (146a-146d; 148a-148d) der jeweiligen Temperaturhomogenisierungseinrichtungen (146, 148) aus Silizium bestehen.

12. Prozeßkammeranordnung zum Behandeln eines Wafers (160), die einen Prozeßraum (10) aufweist, in dem eine Tragevorrichtung (100) für einen Wafer (160) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.

13. Prozeßkammeranordnung gemäß Anspruch 12, die ferner eine Kammertür (12) zum Öffnen und Schließen der Prozeßkammer (2) aufweist, wobei das zumindest eine bewegbare Segment (146a) der Tragevorrichtung (100) in Abhängigkeit des Öffnungszustands der Kammertür (12) betätigt wird.