DE102004039443B4

DE102004039443B4 - Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten

Info

Publication number: DE102004039443B4
Application number: DE102004039443.1A
Authority: DE
Inventors: Zsolt Nenyei; Steffen Frigge; Patrick Schmid; Thorsten Hülsmann; Thomas Theiler
Original assignee: Beijing E Town Semiconductor Technology Co Ltd; Mattson Technology Inc
Current assignee: Beijing E Town Semiconductor Technology Co Ltd; Mattson Technology Inc
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2024-08-14
Also published as: US7704898B2; US20080311761A1; WO2006015620A1; DE102004039443A1

Abstract

Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten, das Folgendes aufweist:
Erwärmen eines Substrats in einem ersten Prozessschritt mittels eines Widerstandselements auf eine erste Temperatur (T1), die höher ist als die einer das Substrat unmittelbar umgebenden Atmosphäre, während das Substrat in einer ersten Prozesskammer aufgenommen ist und statisch gehalten wird, wobei die erste Prozesskammer während wenigstens des ersten Prozessschritts ein Gas enthält, und wobei das Substrat während der Erwärmung schneller erwärmt wird als das das Substrat umgebende Gas; und
Erwärmen des Substrats in einem zweiten Prozessschritt mittels einer Heizlampe auf eine zweite Temperatur (T_max), die höher ist als die erste Temperatur (T1), wobei das Substrat während des zweiten Prozessschritts um seine Achse rotiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten, insbesondere von Halbleiterwafern, in wenigstens einer Prozesskammer bei dem das Substrat in einem ersten Prozessschritt erwärmt wird, während es statisch gehalten wird, bzw. während eine Gaseinleitung in die Prozesskammer nicht stattfindet.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, werden die Halbleiter unterschiedlichen Prozessen ausgesetzt. Einige dieser Prozesse umfassen eine thermische Behandlung der Substrate, bei der die Substrate einem gewünschten Temperatur-Zeit-Profil ausgesetzt werden.
Hierzu werden üblicherweise Schnellheizanlagen eingesetzt, wie sie beispielsweise aus den US-Patenten Nr. 5,359,693 und 5,580,830 bekannt sind. Aber auch andere Halbleiterprozessierungsanlagen, wie beispielsweise CVD-Anlagen oder Plasmaanlagen, wie sie beispielsweise aus dem US-Patent 5,102,496 bekannt sind, sind in der Halbleiterherstellung weitgehendst bekannt.
Derartige Anlagen werden zur Behandlung von Halbleiterwafern eingesetzt, die in der Regel aus Silizium bestehen, aber auch aus anderen Halbleitermaterialien, wie Germanium, SiC oder anderen Verbindungshalbleitern bestehen können.
Anlagen, die für die Herstellung von Halbleiterwafern benutzt werden, müssen hohen Anforderungen an die Partikelfreiheit genügen, da bei zunehmend kleiner werdenden Strukturtopographien auf Halbleiterwafern die Partikelfreiheit von Wafern eine immer größere Rolle spielt. Partikel sind Störfaktoren bei der Herstellung integrierter Halbleiterbauelemente aus Wafern, da sie die Ausbeute, d.h. die Anzahl der funktionsfähigen Chips pro Wafer drastisch verringern können. Dabei wirken sich Partikel mit Größen zwischen 100 nm und 1 µm gegenwärtig besonders störend aus, da in diesem Größenbereich auch die Strukturbreiten von Halbleiterchips liegen.
Man ist daher bestrebt, die Anzahl der Partikel auf Wafern so klein wie möglich zu halten. Dies geschieht unter anderem dadurch, dass integrierte Halbleiterbauelemente heutzutage praktisch ausschließlich in im Wesentlichen staub- und partikelfreien Reinräumen hergestellt werden. Ferner wird versucht, die Emissionen von Partikelgeneratoren, die mit dem Wafer direkt oder über die Reinraumatmosphäre in Berührung kommen können (Menschen, Maschinen, Transporteinrichtungen, Roboter oder andere Reinraumeinrichtungen) weitestgehend zu minimieren. Trotzdem kann eine vollständige Partikelfreiheit nicht gewährleistet werden, da die den Wafer umgebende Reinraumatmosphäre nie vollständig frei von Partikeln ist. Ferner lässt es sich nicht vollständig vermeiden, dass die mit dem Wafer in Berührung kommenden Gegenstände, wie Prozessanlagen oder Roboter beispielsweise über Reibungsabtrieb Partikel erzeugen, und auf den Wafer übertragen. Dabei ist auch ein als „Crosscontamination“ bezeichneter Effekt bekannt, unter dem man die Übertragung von Partikeln von einem Wafer auf den anderen versteht. So können beim Prozessieren mehrerer Halbleiterwafer in einer Prozessanlage Partikel von einem Wafer auf den anderen entweder direkt zwischen den Wafern oder indirekt von einem Wafer über das Waferprozessierungssystem auf den anderen Wafer übertragen werden.
Die Mechanismen, über die Partikel auf einen Wafer übertragen werden können, sind vielfältig und wirken einander teilweise entgegen. Der Nettopartikeltransfer und der bei einem Prozess auf der Waferoberfläche verbleibende Anteil von Partikeln, der sich auf die Prozessausbeute reduzierend auswirken kann, hängen von zahlreichen Faktoren ab. Einige materialbezogene Faktoren sind beispielsweise die Partikelgröße, die Partikelform und die Beschaffenheit der Partikelträgeroberflächen (Wafer, Materialoberflächen der Prozessanlage). Andere Faktoren sind beispielsweise physikalisch wirksame Kräfte, wie Gravitation, Konvektion, Diffusion, Brownsche Bewegung, Adhäsion, Van der Waals-Kräfte, Coulombsche Kräfte und photoelektrische Kräfte bzw. deren Effekte, wie Sedimentation, Elektrophorese, Thermophorese, Photophorese oder chemische Umwandlung (z.B. Zerfall oder Verbrennung der Partikel zu gasförmigen Einzelbestandteilen). Siehe hierzu auch: „Particle deposition, adhesion and removal“ in Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Band 315, 1993 der Materials Research Society.
Die thermische Behandlung von Halbleiterwafern wird heute vorwiegend mit Einzelscheibenschnellheizsystemen bewerkstelligt. Unter diesen Systemen, auch RTP-Anlagen genannt, verseht man in der Halbleiterfertigung Anlagen, die in der Lage sind, einen Halbleiterwafer in sehr kurzer Zeit auf hohe Temperaturen aufzuheizen. Die Aufheizvorrichtung besteht dabei häufig aus Halogen- und/oder Bogenlampen, die dem Wafer von der Vorder- undloder Rückseite aufheizen. Dabei ist als Vorderseite die Seite zu verstehen, auf der Strukturen für Halbleiterbauelemente ausgebildet sind oder ausgebildet werden sollen.
Zum Erreichen bestimmter Prozessergebnisse wird während der thermischen Behandlung häufig ein Prozessgas in eine den Wafer enthaltende Reaktionskammer eingeleitet. Während der thermischen Behandlung sollte die Temperatur des Wafer so regelbar sein, dass sie einem vorgegebenem Temperatur-Zeit-Profil folgt. Zum Erreichen eines gleichmäßigen Prozessergebnisses über den Wafer hinweg ist es insbesondere bei hochreaktiven Prozessen wichtig, dass über den Wafer hinweg nur minimale Temperaturunterschiede auftreten. Eine homogene Temperatur über den Wafer hinweg ist auch zum Vermeiden von Schäden an der Struktur des Wafers erforderlich. Zur Unterstützung eines homogenen Temperaturprofils über den Halbleiterwafer hinweg, sind unterschiedliche Mechanismen in der Technik bekannt.
Beispielsweise ist es bekannt, Halbleiterwafer während einer thermischen Behandlung zu drehen, um lokale Temperaturinhomogenitäten durch ein Abbild der Heizquellen auf dem Wafer zu vermeiden. Dabei können die hierbei verwendeten Rotationsvorrichtungen durch mechanischen Abrieb Partikel erzeugen, die auf den Wafer gelangen können und dort zur Partikelerhöhung führen, die wie oben beschrieben, den Halbleiterwafer beschädigen können. Während Partikel, die sich auf der Waferrückseite befinden, meist bei scharfen Abbildungen der Mikrostrukturen der verschiedenen Maskenebenen bei der Lithographie stören, tragen Partikel auf der Wafervorderseite (sogenannte Killerpartikel) oft direkt zur Verringerung der Chipausbeute bei.
Neben den durch die Rotation erzeugten Partikeln befinden sich ggf. auch weitere Partikel in der Reaktionskammer, die z.B. als Niederschläge vorhandnen sind, die durch das Abdampfen von Waferoberflächenschichten erzeugt wurden. Derartige Partikel können durch die Prozessgaseinleitung und/oder die Rotation des Wafers aufgewirbelt werden und auf den zu behandelnden Wafer gelangen.
Ferner wird auf die US 6 375 687 B2 hingewiesen, aus der ein Verfahren bekannt ist, bei dem ein Halbleiterwafer in einer Sputterkammer in einem ersten Prozessschritt beschichtet wird, während das Substrat in einem zweiten Prozessschritt in der Reflow-Kammer einer Heizanlage erwärmt wird, um einen Reflow-Prozess der Beschichtung zu bewirken.
Die US 6 111 225 A zeigt wiederum ein System für die thermische Behandlung von Halbleiterwafern mit einer Schleusenkammer und einer Behandlungskammer. Die Schleusenkammer ist über ein entsprechendes Hochvakuumventil vakuumdicht mit der Behandlungskammer verbindbar und mit einer Vakuumpumpe verbunden. Bei einer Ausführungsform ist eine Vorheizkammer zwischen der Schleusenkammer und der Behandlungskammer vorgesehen, die mit der Schleusenkammer und der Behandlungskammer über entsprechende Hochvakuumventile verbindbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzahl von Partikeln auf Substraten, insbesondere auf Halbleiterwafern, die thermisch behandelt werden, zu reduzieren.
Gemäß der Erfindung ist ein zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten nach Anspruch 1 vorgesehen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich unter anderem aus den abhängigen Ansprüchen.
Das Problem der Partikel wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art unter anderem dadurch gelöst, dass das Substrat nach dem ersten Prozessschritt in einem zweiten Prozessschritt weiter erwärmt und in Bewegung versetzt wird. Dadurch, dass das Substrat in einem ersten Prozessschritt zunächst statisch, d.h. unbewegt gehalten und erwärmt wird, lässt sich erreichen, dass die Temperatur des Wafers die Temperatur seiner unmittelbaren Umgebung übersteigt. Daher ergibt sich ein Temperaturgradient mit einer höheren Temperatur am bzw. unmittelbar benachbart zum Wafer und einer niedrigeren Temperatur, weiter entfernt vom Wafer. Aufgrund dieses Temperaturgradienten werden Partikel, die sich in unmittelbarer Nähe des Wafers befinden, aufgrund thermophoretischer Effekte von dem Wafer wegbewegt.
Unter der Thermophorese versteht man eine Kraft, die aufgrund eines lokalen thermischen Gradienten entsteht und auf ein sich im Gradientenfeld befindliches Partikel derart wirkt, dass das Partikel sich in Richtung der geringeren Temperatur bewegt. Ist beispielsweise ein Substrat heiß und das das Substrat umgebende Gas ist kälter, entsteht ein thermischer Gradient senkrecht zu der Oberfläche des Substrats. Dieser thermische Gradient hat zur Folge, dass Partikel, die sich auf dem oder sehr nahe aus Substrat befinden, dazu neigen, sich in Richtung der geringeren Temperatur vom Substrat weg zu bewegen.
Solche lokale thermische Kraftfelder können aber auch aufgrund der unterschiedlichen energetischen Absorptionseigenschaften von Partikeln, die nur mit Gas umgeben sind, entstehen. Wird beispielsweise mit Hilfe von Strahlungsenergie ein Partikel stärker aufgeheizt, als ein das Partikel umgebende Gas, so entsteht ein Temperaturgradient zwischen Partikel und der unmittelbaren Umgebung des Partikels, der auf das Partikel beschleunigend wirkt, und zwar in die Richtung, in der die Gastemperatur geringer wird. Dabei kann eine bevorzugte Bewegungsrichtung für ein Partikel z.B. dadurch erzeugt werden, dass das Partikel nur von einer Seite durch eine optische Strahlungsvorrichtung aufgeheizt wird. Im optischen Schatten des Partikels entsteht dann eine kältere Zone im das Partikel umgebenden Gas im Vergleich zu der bestrahlten Seite des Partikels. Dies hat zur Folge, dass die kinetische Energie der Gasmoleküle auf der bestrahlten Seite des Partikels höher ist als auf der unbestrahlten Seite. Durch den auf diese Weise definierten Temperaturgradienten wird das Partikel in Richtung der kälteren Zone, also von der Strahlungsquelle weg bewegt. Dieser Effekt wird als Radiometrie bezeichnet und übt besonders im Bereich unterhalb von etwa 100 Torr auf freie Partikel (das sind Partikel, die sich nicht auf einer Festkörperoberfläche befinden) eine dominierende Wirkung weg von der Strahlung aus. Die Radiometrie kann damit als spezieller Fall der Thermophorese betrachtet werden.
Ein weiterer Effekt ist die Wirkung des Strahlungsdrucks, die dadurch entsteht, dass Strahlung an einem Partikel reflektiert oder absorbiert werden kann. Jede Impulsänderung eines auf das Partikel auftreffenden Photons durch Reflexion oder Absorption muss durch eine entgegengesetzte Impulsänderung des Partikels kompensiert werden, was zur Folge hat, dass sich die Bewegungsrichtung des Partikels ändert. Senkrecht zurückreflektierte Partikel verursachen die größte Impulsänderung bei einem Photon. Die Folge des Strahlungsdrucks ist, dass sich die Partikel von der Strahlungsquelle wegbewegen. Strahlungsdruck und Radiometrie sind in der Fachliteratur unter dem Begriff Photophorese bekannt (J. Elektrochem. Soc., Band 140, Nr. 10, Oktober 1993, Seiten 2917 ff.). Dadurch, dass der Wafer zunächst statisch gehalten wird, bis er eine höhere Temperatur erreicht hat, als seine unmittelbare Umgebung, werden bis zum Einsetzen der thermophoretischen Effekte keine Partikel durch eine Bewegung erzeugt und/oder aufgewirbelt. Wenn der Wafer in einem zweiten Prozessschritt in Bewegung versetzt wird, wirken die oben genannten thermophoretischen Effekte derart, dass durch die Bewegung erzeugte oder aufgewirbelte Partikel, die in die Nähe des Wafers gelangen, von dem Wafer wegbewegt werden und gar nicht auf die Waferoberfläche gelangen. Wenn Partikel erst einmal auf die Waferoberfläche gelangt sind, reichen die thermophoretischen Kräfte oft nicht aus, um sie von der Waferoberfläche loszulösen, da die zu diesem Zeitpunkt wirkenden Adhäsionskräfte auch größer sein können als die thermophoretischen Effekte.
Das erfindungsgemäße Verfahren verringert somit auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Anzahl der auf ein Substrat gelangenden Partikel, indem eine mögliche Partikelerzeugung und Verwirbelung erst zu einem Zeitpunkt beginnt zu dem thermophoretische Effekte dazu neigen, die Partikel von dem Wafer wegzubewegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Ende des ersten Prozessschritts durch das Erreichen einer ersten Temperatur T1 oder durch Ablauf einer bestimmten Zeitperiode t1 bestimmt. Die Bestimmung des Endes des ersten Prozessschritts durch das Erreichen einer ersten Temperatur T1 kann sicherstellen, dass der Wafer eine bestimmte, höhere Temperatur als die unmittelbare Umgebung des Wafers besitzt, bevor der Wafer in Bewegung versetzt wird. Häufig wird in Anlagen zur thermischen Behandlung von Halbleiterwafern ein Pyrometer zur Temperaturmessung des Wafers eingesetzt. Pyrometer können jedoch häufig bei Temperaturen unter 450°C keine genaue Temperaturmessungen nehmen, so dass das Ende des ersten Prozessschritts vorteilhafterweise durch Ablauf einer bestimmten Zeitperiode t1 bestimmt werden kann. Bei Kenntnis der angegebenen Heizleistung lässt sich die bestimmte Zeitperiode mit einem ungefähren Temperaturwert des Wafers korrelieren, was für das vorliegende Verfahren ausreichend ist. Eine genaue Temperaturmessung ist daher nicht in jedem Fall erforderlich.
Vorteilhafterweise wird das Substrat im zweiten Prozessschritt auf eine zweite Temperatur T_max erwärmt, die höher ist als eine Temperatur T1 des Substrats am Ende des ersten Prozessschritts, da gerade bei höheren Temperaturen eine Homogenisierung der Oberflächentemperatur eines Substrats durch dessen Bewegung erforderlich ist.
Um eine gute Homogenisierung der Oberflächentemperatur des Substrats vorzusehen, ist die Bewegung im zweiten Prozessschritt vorzugsweise eine Rotationsbewegung.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Substrat zwischen den ersten und zweiten Prozessschritten von einer ersten zu einer zweiten Prozesskammer bewegt, wodurch die ersten und zweiten Prozessschritte in unterschiedlichen Umgebungen und/oder mit unterschiedlichen Heizvorrichtungen aufgeheizt werden können. So kann beispielsweise in einer ersten Prozesskammer zur ersten Erwärmung ein Widerstandsheizelement vorgesehen sein, um das Substrat auf eine erste Temperatur zu bringen, während es in der zweiten Prozesskammer beispielsweise über Heizlampen erwärmt werden kann. Auch können in den ersten und zweiten Prozesskammern unterschiedliche Prozessatmosphären vorgesehen werden, die für die jeweiligen Prozessschritte optimiert sind. Ferner könnte beispielsweise der Durchsatz einer Anlage erhöht werden, wenn als erste Prozesskammer eine Schleusenkammer zur zweiten Prozesskammer verwendet wird, durch die das Substrat auch im Normalfall hindurchgehen müsste.
Vorzugsweise enthält wenigstens während des ersten Prozessschrittes, die das Substrat enthaltene Prozesskammer, ein Gas, wobei das Substrat bei seiner Erwärmung schneller erwärmt wird als das das Substrat umgebende Gas. Eine Gasatmosphäre um das Substrat herum unterstützt den Aufbau eines thermischen Gradienten vom Wafer weg und fördert somit den thermophoretischen Effekt. Dabei weist die Gasatmosphäre in der das Substrat enthaltenden Prozesskammer vorzugsweise einen Druck zwischen 700 und 900 Torr auf, für den übliche Heizvorrichtungen ausgelegt sind. Um eine gleichmäßige und sich ggf. erneuernde Gasatmosphäre um das Substrat herum vorzusehen, wird vorzugsweise ein Gas in die das Substrat enthaltende Prozesskammer eingeleitet. Für eine Steuerung der während der thermischen Behandlung ablaufenden Prozesse wird die Gasatmosphäre, in der das Substrat enthaltenden Prozesskammer vorzugsweise verändert. Vorzugsweise weist das in die das Substrat enthaltende Prozesskammer eingeleitete Gas eine Temperatur auf, die unter der des Substrats liegt, um zu verhindern, dass sich ein thermischer Gradient mit einer sich verringernden Temperatur in Richtung des Substrats aufbaut.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gas ionisiertes Gas, um lokale Aufladungen auf eine Substratoberfläche zu neutralisieren und ggf. ein Anhaften von Partikeln durch derartige Aufladungen zu unterdrücken. Dabei wird vorzugsweise die Polarität des ionisierten Gases verändert, um lokale Aufladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen neutralisieren zu können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gas innerhalb der Prozesskammer ionisiert. Um während des ersten Prozesses zu verhindern, dass in der Prozesskammer befindliche Partikel aufgewirbelt werden, wird vorzugsweise während des ersten Prozessschritts kein Gas in die das Substrat enthaltende Prozesskammer eingeleitet. Da Reaktionen zwischen dem in der Prozesskammer befindlichen Gas und der Substratoberfläche in der Regel verstärkt bei höheren Temperaturen auftreten, ist ein Austausch der Gasatmosphäre in dem ersten Prozessschritt nicht unbedingt notwendig. Jedoch kann wenigstens während des ersten Prozessschrittes der Austritt von Gas aus der das Substrat enthaltenden Prozesskammer ermöglicht werden, um einen Druckanstieg innerhalb der Prozesskammer durch eine Erwärmung des Gases zu unterbinden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens einer der Prozessschritte in einem subatmosphärischen Druckbereich durchgeführt, um bestimmte Prozesserfolge zu erzielen. Dabei wirken im subatmosphärischen Druckbereich vorwiegende photophoretische Effekte.
Um einen ausreichenden Temperaturgradienten in der Umgebung des Substrats zu schaffen, wird das Substrat im ersten Prozessschritt auf wenigstens 50°C, insbesondere auf wenigstens 100°C erwärmt, da die direkte Umgebung des Substrats vor Beginn des ersten Prozessschritts in der Regel auf Umgebungstemperatur liegt. Um andererseits bei hohen Temperaturen Temperaturinhomogenitäten über das Substrat hinweg zu vermeiden, wird das Substrat im ersten Prozessschritt vorzugsweise auf eine Temperatur von <400°C insbesondere auf eine Temperatur von <300°C erwärmt.
Zum Erreichen einer signifikanten Temperaturerhöhung innerhalb des ersten Prozessschritts beträgt die bestimmte Zeitperiode t1 wenigstens 1 Sekunde, insbesondere wenigstens 2 Sekunden. Dabei sollte beachtet werden, dass moderne Schnellheizanlagen in der Lage sind, Aufheizraten von 150 und mehr °C pro Sekunde zu erzeugen. Für einen effizienten Prozess beträgt die bestimmte Zeitperiode t1 höchstens 10 Sekunden, insbesondere höchstens 5 Sekunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat wenigstens im ersten Prozessschritt auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als die Temperatur der das Substrat enthaltenden Prozesskammer. Hierdurch wird verhindert, dass ein Temperaturgradient mit kleiner werdender Temperatur in Richtung des Substrats entsteht, damit keine Partikel aufgrund thermophoretischer Effekte in Richtung des Substrats bewegt werden.
Für eine gute und effiziente thermische Behandlung wird das Substrat wenigstens in einem der Prozessschritte von seinen beiden Hauptseiten aus erwärmt. Hierdurch lassen sich effizient hohe Aufheizraten erreichen, und ferner können Temperaturinhomogenitäten über die Dicke des Substrats hinweg verringert werden. Vorteilhafterweise wird das Substrat jedoch wenigstens während des ersten Prozessschritts von einer der beiden Hauptseiten des Substrats aus stärker erwärmt als von der anderen. Hierdurch kann erreicht werden, dass neben den vorgenannten thermophoretischen Effekten auch photophoretische Effekte zum Wirken kommen, die zumindest von einer der beiden Hauptseiten weggerichtet sind. Dabei liegt die Heizleistung auf der einen Seite vorzugsweise um wenigstens 10 %, insbesondere um wenigstens 50 % höher als die auf der anderen Seite, um den Effekt zu verstärken. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat besonders während des ersten Prozessschrittes ausschließlich von der einen Seite aus erwärmt, um diesen Effekt zu verstärken. Dies ist insbesondere auch bei einem Zweikammersystem vorteilhaft, da in der ersten Prozesskammer nur eine Heizvorrichtung auf einer Seite des Substrats vorgesehen werden muss. Dabei ist die eine Seite von der aus das Substrat vorwiegend erwärmt wird vorzugsweise eine Rückseite eines Halbleiterwafers. Hierdurch wird ein besonderer Schutz für die Vorderseite des Substrats, auf dem nachfolgend Strukturen ausgebildet werden, oder auf der schon Strukturen ausgebildet sind, vorgesehen.
Vorteilhafterweise wird das Substrat wenigstens im zweiten Prozessschritt über die Strahlung von wenigstens einer Heizlampe erwärmt, was eine rasche kontaktlose Erwärmung ermöglicht. Dabei ist vorzugsweise wenigstens ein die Strahlung absorbierendes Element, das über und/oder unter und benachbart zum Substrat angeordnet ist, und Wärmestrahlung mit einer zur Lampenstrahlung unterschiedlichen Frequenz abstrahlt, vorgesehen. Hierdurch wird das Substrat gegenüber der direkten Lampenstrahlung abgeschattet, und photophoretische Effekte werden dadurch reduziert. Darüber hinaus wird die Lampenstrahlung durch das Element in eine Strahlung niedrigerer Farbtemperatur umgewandelt, was in bestimmten Temperaturbereichen zu einer homogeneren Aufheizung strukturierter Substrate, wie beispielsweise eines Halbleiterwafers, führen kann. Es ist beispielsweise bekannt, dass Halbleiterwafer für bestimmte Lampenstrahlungen in unteren Temperaturbereichen zu einem großen Teil transparent sind. Um eine Abschattung gegenüber der Lampenstrahlung vorzusehen, ist das die Lampenstrahlung absorbierende Element vorzugsweise zwischen der wenigstens einen Heizlampe und dem Substrat angeordnet.
Um eine möglichst partikelfreie Bewegung bzw. Rotation des Substrats in der Prozesskammer zu ermöglichen, wird das Substrat vorzugsweise über ein in die Prozesskammer eingeleitetes Gas in Rotation versetzt. Dabei wird, um Reibung zwischen unterschiedlichen Elementen zu vermeiden, das Substrat oder eine Haltevorrichtung für das Substrat vorzugsweise über ein in die Prozesskammer eingeleitetes Gas schwebend gehalten. Dabei sind eine Gaszuleitung und/oder eine Haltevorrichtung für das Substrat für eine Heizstrahlung zum Erwärmen des Substrats im Wesentlichen transparent, um den Heizvorgang nicht zu beeinträchtigen. Bei dem in die Prozesskammer eingeleiteten Gas handelt es sich vorzugsweise um ein Prozessgas zum Prozessieren des Substrats, wodurch auf besonders einfache Art und Weise eine gleichzeitige Gaszuleitung unter Bewegung des Substrats ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat in einem dritten Prozessschritt abgekühlt, wobei am Ende des dritten Prozessschritts die Bewegung des Substrats und/oder eine Gaseinleitung in die das Substrat enthaltende Prozesskammer gestoppt wird, bevor das Substrat eine Temperatur erreicht, die kleiner oder gleich ist als dessen unmittelbare Umgebung. Hierdurch wird erreicht, dass eine Partikelerzeugung und/oder -verwirbelung gestoppt wird, solange thermophoretische Kräfte vom Substrat weg wirken. Dabei wird das Ende des dritten Prozessschritts vorzugsweise durch das Erreichen einer dritten Temperatur T3 oder durch Ablauf einer bestimmten Zeitperiode t3 bestimmt. Hierdurch ergeben sich die schon oben genannten Vorteile hinsichtlich des ersten Prozessschritts. Ferner wird das Substrat im dritten Prozessschritt vorzugsweise auf eine dritte Temperatur T3 abgekühlt, die kleiner ist als die zweite Temperatur T_max und größer oder gleich der Temperatur T1 des Substrats am Ende des ersten Prozessschritts ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem wird bei einem Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten, insbesondere von Halbleiterwafern, in wenigstens einer ein Gas enthaltenden Prozesskammer, bei dem das Substrat in einem ersten Prozessschritt erwärmt wird, während kein Gas in die Prozesskammer eingeleitet wird, dadurch gelöst, dass das Substrat in einem zweiten Prozessschritt weiter erwärmt und zusätzlich Gas in die Prozesskammer eingeleitet wird. Dadurch, dass während des ersten Prozessschrittes kein Gas eingeleitet wird, wird verhindert, dass Partikel durch die Gaseinleitung in der Kammer aufgewirbelt werden, bevor das Substrat über die Temperatur seiner unmittelbaren Umgebung erwärmt wird. Wenn Partikel im zweiten Prozessschritt durch eine Gaseinleitung aufgewirbelt werden, wirken thermophoretische Effekte vom Substrat weg.
Eine Vielzahl der zuvor genannten Verfahrensschritte ist auch für das zuletzt genannte Verfahren vorteilhaft.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Halbleiterwafers;
2a eine Draufsicht eines Teils einer Rotationsvorrichtung der Vorrichtung gemäß 1;
2b eine Teilschnittansicht durch das Teil gemäß 2a;
3 eine graphische Darstellung der Anzahl zusätzlicher Partikel auf einem Wafer nach der Prozessierung einer Anzahl von Halbleiterwafern in unterschiedlichen Prozesseinheiten und mit unterschiedlichen Prozessabläufen;
4 bis 6 jeweils Kurven, die unterschiedliche Prozessabläufe darstellen.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnellheizanlage 1 zum thermischen Behandeln von Substraten, wie sie beispielsweise aus der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden DE 19923400 bekannt ist. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches im Inneren eine verspiegelte Kammer 4 umfassen kann. Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine Prozesskammer 6, die vorzugsweise aus Quarz besteht, vorgesehen. Innerhalb der Prozesskammer 6 ist eine Auflage 7 zur Aufnahme und zum Halten eines Halbleiterwafers 2 vorgesehen. Die Auflage 7 dient ferner dazu, den Halbleiterwafer 2 zu drehen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Prozesskammer 6 besitzt an einem Ende eine Gaseinlassleitung 8, die mit wenigstens einer Gasquelle 10 in Verbindung steht. Neben der Gasquelle 10 kann eine zweite Gasquelle 11 vorgesehen sein, über die ein Gas in die Prozesskammer 6 eingeleitet werden kann, welches zum schwebenden Halten und Drehen der Auflage 7 dient. Hierzu ist die Gasquelle 11 über eine Leitung 12 mit einem Düsenkörper 13 verbunden, der unterhalb der Auflage 7 angeordnet ist, und unter Bezugnahme auf 2a und 2b noch näher beschrieben wird. Ein dem Gaseinlass 8 gegenüberliegendes Ende der Prozesskammer 6 ist durch eine Kammertür 14 verschlossen. Auf der von der Prozesskammer 6 abgewandten Seite der Kammertür 14 ist eine Schleusenkammer 16 vorgesehen, über die in bekannter Art und Weise Halbleiterwafer 2 in die Prozesskammer 6 eingebracht und aus ihr entnommen werden.
Die Prozesskammer 6 ist von einer oberen und einer unteren Wand des Gehäuse 3 beabstandet, und in den dazwischen gebildeten Räumen sind Lampenbänke 18, 19 angeordnet, um in bekannter Art und Weise den Halbleiterwafer 2 thermisch zu behandeln. Dabei können die Lampenbänke 18, 19 sowohl Wolfram-Halogen-Lampen 21 als auch UV-Lampen 22 aufweisen oder jeweils nur eine Lampensorte.
In der Schleusenkammer 16 ist eine Auflage 24 zur Aufnahme und zum Halten eines Halbleiterwafers 2 vor dem Beladen in die Prozesskammer 6 vorgesehen. Die Auflage 24 hält den Halbleiterwafer 2 eng beabstandet, und besitzt im Inneren ein Widerstandsheizelement, welches dazu dient, den Halbleiterwafer 2 durch Erwärmung der Auflage 24 aufzuheizen, während er statisch, d.h. unbewegt darauf gehalten wird.
2a zeigt eine schematische Draufsicht auf den unterhalb der Auflage 7 in der Prozesskammer 6 befindlichen Düsenkörper 13 zum Einleiten eines Gases zum schwebenden Halten der Auflage 7. Der Düsenkörper 13 besteht aus einem für die Lampenstrahlung der unteren Lampenbank 19 durchsichtigen Material, wie beispielsweise Quarz. Der Düsenkörper 13 weist gemäß 2a zwei im Wesentlichen ringförmige Kanäle 28, 29 auf, die in geeigneter Weise über eine Zuleitung 12 mit der Gasquelle 11 in Verbindung stehen. Über geeignete Mittel können die ringförmigen Kanäle 28, 29 in beliebiger Weise angesteuert werden. Von den Kanälen 28, 29 gehen jeweils Gasauslassdüsen 30 aus, die auf die in 2a nicht dargestellte Auflage 7 gerichtet sind. Die Düsen 30 sind, wie in der 2b zu erkennen sind, bezüglich einer Vertikalen geneigt, um auf die darüber befindliche Auflage 7, die auf ihrer Unterseite strukturiert sein kann, ein Drehmoment auszuüben. Dabei können die Düsen 30 in den unterschiedlichen Ringbereichen 28, 29 unterschiedlich gerichtet sein, so dass bei wechselseitiger Ansteuerung der Kanäle 28, 29 gegenläufige Rotationskräfte erzeugt werden. Dabei kann einerseits eine Beschleunigung einer Rotation bewirkt werden, und andererseits ein Abbremsen derselben. Natürlich können hierfür auch unterschiedliche Konfigurationen vorgesehen werden. Die Rotationsvorrichtung kann auch einen anderen Aufbau besitzen wie er beispielsweise aus der EP 1034561 B1 bekannt ist, auf die insofern verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Vorrichtung anhand eines Beispiels näher erläutert.
Zu Beginn einer thermischen Behandlung wird zunächst ein Halbleiterwafer 2 in die Schleusenkammer 16 geladen, und auf der Auflage 24 abgelegt. Sofern dies zweckmäßig ist, wird eine bestimmte Gasatmosphäre innerhalb der Schleusenkammer 16 eingestellt. Anschließend wird die Auflage 24 mittels des integrierten Widerstandsheizelements erwärmt, um den eng beabstandet darauf gehaltenen Halbleiterwafer 2 zu erwärmen. Dabei wird der Halbleiterwafer beispielsweise auf eine Temperatur von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf wenigstens 100°C erwärmt.
Nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur T1 bzw. nach Ablauf einer bestimmten Zeitperiode t1, wird der Halbleiterwafer 2 in bekannter Art und Weise in die Prozesskammer 6 befördert. Innerhalb der Prozesskammer 6 kann wiederum eine bestimmte Gasatmosphäre eingestellt werden, sofern dies für die weitere thermische Behandlung erforderlich ist. Innerhalb der Prozesskammer 6 wird der Halbleiterwafer 2 nunmehr über die obere und untere Lampenbank 18, 19 erwärmt. Um Temperaturinhomogenitäten über die Oberfläche des Halbleiterwafers 2 hinweg auszugleichen, wird der Halbleiterwafer 2 während dieser Erwärmung in Rotation versetzt. Dies erfolgt über Einleiten eines Gases aus der Gasquelle 1 in den Düsenkörper 13 und von dem Düsenkörper 13 über die Düsen 30 in die Prozesskammer 6 hinein. Dabei sind die Düsen 30 auf die Auflage 7 gerichtet, so dass sich zwischen dem Düsenkörper 13 und der Auflage. 7 ein Gaskissen bilden kann, auf dem die Auflage 7 schwebend gehalten wird. Durch die zur vertikalen schrägen Anordnung der Düsen 30 lässt sich eine Rotation der Auflage 7 erreichen. Gleichzeitig wird aus der Gasquelle 10 über die Leitung 8 ein Gas in die Prozesskammer 6 eingeleitet. Obwohl in 1 zwei unterschiedliche Gasquellen dargestellt sind, könnte natürlich auch eine einzelne Gasquelle vorgesehen werden, und es ist auch möglich, Gas ausschließlich über den Düsenkörper 13 in die Prozesskammer 6 einzuleiten.
In der Prozesskammer 6 wird der Halbleiterwafer einem bestimmten Temperaturzeitprofil ausgesetzt, wobei er zu einem beliebigen Zeitpunkt dieses Temperaturzeitprofil auf eine Temperatur T_max erwärmt wird, die über der Temperatur liegt, mit der der Halbleiterwafer 2 in die Prozesskammer 6 geladen wurde. Die Gaseinleitung kann während der thermischen Behandlung beliebig verändert werden, und insbesondere ist es auch möglich, die Zusammensetzung der Prozessgasatmosphäre und/oder den Druck der Gasatmosphäre innerhalb der Prozesskammer 6 während der thermischen Behandlung zu verändern. Auch ist es möglich, die Rotationsgeschwindigkeit der Auflage 7 zu verändern bzw. die Rotation vollständig zu stoppen und wieder zu beginnen. Zum Ende der thermischen Behandlung wird das Substrat abgekühlt, wobei die Bewegung des Halbleiterwafers 2 und/oder eine Gaseinleitung in die Prozesskammer 6 gestoppt wird, bevor der Halbleiterwafer eine Temperatur erreicht, die kälter ist als die unmittelbare Umgebung. Dabei wird das Stoppen der Bewegung und/oder der Gaseinleitung durch Erreichen einer Temperatur T3 oder durch Ablauf einer bestimmten Zeitperiode t3 der Abkühlphase bestimmt. Die Temperatur T3 ist in der Regel kleiner als die Temperatur T_max und größer oder gleich der Temperatur T1 des Halbleiterwafers am Ende der anfänglichen Erwärmung.
Der erfindungsgemäße Prozessablauf wurde anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem eine anfängliche Erwärmung in der Schleusenkammer 16 stattfindet, während eine weitere Erwärmung, die die eigentliche thermische Behandlung darstellt, in der Prozesskammer 6 durchgeführt wurde. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, einen Halbleiterwafer 2 ohne vorherige Erwärmung in der Schleusenkammer 16 in die Prozesskammer 6 zu laden. In diesem Fall wird der Halbleiterwafer 2 zunächst statisch, d.h. unbewegt in der Prozesskammer 6 gehalten, und/oder die Zuleitung von Gas in die Prozesskammer 6 ist ausgeschaltet. In diesem Zustand wird der Halbleiterwafer 2 über die obere und/oder untere Lampenbank 18 bzw. 19 erwärmt, und nach Erreichen einer bestimmten Temperatur T1 bzw. nach Ablauf einer bestimmten Zeit t1, wird die Rotation des Halbleiterwafers 2 und/oder die Gaseinleitung in die Prozesskammer 6 gestartet.
Bei der anfänglichen Erwärmung des Halbleiterwafers 2 wird dieser ausschließlich oder zumindest primär von seiner Rückseite aus erwärmt, um zu verhindern, dass beispielsweise photophoretische Effekte in Richtung der Vorderseite des Halbleiterwafers 2 wirken, was beispielsweise auftreten könnte, wenn der Wafer 2 über die obere Lampenbank 18 erwärmt wird. Insbesondere in unteren Temperaturbereichen, wenn der Halbleiterwafer 2 für die optische Strahlung der unteren Lampenbank wenigstens teilweise transparent sein kann, kann eine vorwiegende Heizung über die untere Lampenbank 19 zusätzlich bewirkten, dass photophoretische Effekte von der Vorderseite des Halbleiterwafers 2 weg wirken.
Obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, kann der Halbleiterwafer 2 von einem Kompensations- bzw. Guard-Ring umgeben sein, um thermische Randeffekte zu eliminieren. Ferner ist es möglich, ober- und/oder unterhalb des Halbleiterwafers 2 eine lichtabsorbierende Platte vorzusehen, die Lampenstrahlung von der oberen und/oder unteren Lampenbank absorbiert und in Wärmestrahlung mit einer niedrigeren Farbtemperatur umwandelt. Derartige lichtabsorbierende Platten sind beispielsweise aus der auf die Anmelderin zurückgehenden DE-A-4437361 und der US-A-5,861,609 bekannt, auf die insofern verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die anfängliche Erwärmung, sowie die nachfolgende Erwärmung können in unterschiedlichen Gasatmosphären, die sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und/oder ihres Drucks unterscheiden können, stattfinden. Für gute thermophoretische Effekte wird zumindest die anfängliche Erwärmung vorzugsweise bei ungefährem Umgebungsdruck durchgeführt. Findet sie in subatmosphärischen Bedingungen statt, so erhöht sich der Einfluss photophoretischer Effekte.
Die zuvor genannten thermophoretischen Effekte können zusätzlich durch direkt an der Substratoberfläche plötzlich stattfindende exotherme chemische Reaktionen, wie z.B. eine Knallgaserzeugung aus H₂ und O₂ direkt auf dem heißen Wafer bei subatmosphärischen Bedingungen (wie ca. 10 Torr), verstärkt werden. Eine solche Verstärkung lässt sich beispielsweise auch durch exotherme physikalische Umwandlung (z.B. Bildung von Poly-Si aus amorphem Si) verstärken, da die dabei freiwerdende Kristallisationsenergie direkt zu einer Waferoberflächenaufheizung beitragen würde. Derartige Prozesse sind besonders bei Niederdruckprozessen vorteilhaft, wenn photophoretische Kräfte die thermophoretischen Kräfte übersteigen können. Solche exothermen Reaktionen können Partikel nicht nur durch Thermophorese von einer Substratoberfläche fernhalten, sondern eventuell auch bereits auf der Waferoberfläche existierende Partikel lösen, die anschließend aufgrund thermophoretischer und photophoretischer Effekte von der Substratoberfläche weg beschleunigt würden.
Die oben beschriebenen exothermen Reaktionen können insbesondere gezielt auf der Rückseite eines Wafers eingesetzt werden, um hier für eine weitere Partikelreduktion zu sorgen.
3 zeigt eine graphische Darstellung der Anzahl zusätzlicher Partikel auf einem Halbleiterwafer nach der thermischen Behandlung einer Anzahl von Halbleiterwafern in unterschiedlichen Prozesseinheiten und mit unterschiedlichen Prozessabläufen. Die 3 zeigt somit die Wirkung der Thermophorese, die während eines Produktionszyklus, bei dem mehr als 10000 Wafer thermisch behandelt wurden, stichprobenartig ermittelt wurde. Für die thermische Behandlung wurden zwei automatische Schnellheizsysteme für 300 mm Scheiben der Firma Mattson verwendet, die im atmosphärischen Druckbereich arbeiten. Bei den Stichproben wurde mit einem Partikelzähler, der Partikel mit einer Größe ab 90 nm erfassen kann, die Anzahl der Partikel vor und nach der thermischen Behandlung gemessen. Auf der senkrechten Achse ist die Anzahl der zusätzlichen Partikel mit einer Größe von mehr als 90 nm aufgetragen. Auf der waagrechten Achse ist die Anzahl der thermisch behandelten Wafer aufgetragen.
Mit Ausnahme der Stichproben wurden sämtliche Wafer einem thermischen Prozess, der in 6 gezeigt ist (Rezept 1) bei 1050°C für jeweils 10 Sekunden ausgesetzt. Die Wafer wurden unmittelbar nacheinander thermisch behandelt, um Produktionsbedingungen, wie sie bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bei Chipherstellern in automatisierten IC-Anlagen auftreten, zu simulieren. Bei den Stichproben wurden unterschiedliche thermische Behandlungsprozesse durchgeführt, um die Wirkung des Verfahrens zu verdeutlichen, wobei diese Prozesse in den 4 und 5 dargestellt sind.
In den 4 bis 6 sind jeweils vier Kurven in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen, um die thermischen Prozesse zu verdeutlichen. Die Kurve 40 zeigt jeweils die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers um seine Achse in Umdrehungen/min als Funktion der Zeit. Die Kurve 41 zeigt die Heizleistung der Heizlampen in Promille der Maximalleistung als Funktion der Zeit. Die Kurve 42 zeigt jeweils die mit einem Pyrometer gemessene Temperatur des Halbleitersubstrats als Funktion der Zeit. Das Pyrometer erfasste bei diesem Experiment die Temperatur erst oberhalb von 550°C, weshalb die Messung erst ab 580°C den tatsächlichen Temperaturverlauf des Halbleitersubstrats wiedergibt. Die Kurve 43 zeigt jeweils den eingestellten Temperatur-Setpoint (Sollwert), auf den die Wafertemperatur geregelt wurde.
Bei dem Rezept 2 gemäß 4, wurde die Waferrotation in der Kammer etwa 10 Sekunden vor dem ersten Aufheizvorgang gestartet, während bei Rezept 3 (5) die Waferrotation in der Kammer etwa 6 Sekunden nach dem Beginn des ersten Aufheizvorgangs gestartet wurde. Zu diesem Zeitpunkt hatte der Wafer eine Temperatur von etwa 150 bis 200°C erreicht.
Die vollen Punkte in 3 zeigen die Ergebnisse der Wafer, die mit dem Rezept 2 behandelt wurden, die nicht vollen Punkte in 1 zeigen die Ergebnisse der Wafer, die mit dem Rezept 3 behandelt wurden. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die Stichproben, die mit Rezept 3 behandelt wurden, eine weitaus geringere zusätzliche Anzahl von Partikeln aufweisen, als die Stichproben, die mit Rezept 2 behandelt wurden. Dabei sei bemerkt, dass diese Messung in zwei unterschiedlichen Anlagen durchgeführt wurde, wobei die quadratischen und runden Symbole die unterschiedlichen Anlagen symbolisieren. In beiden Fällen ist deutlich zu sehen, dass die Anzahl der zusätzlichen Partikel durch das erfindungsgemäße Verfahren, gemäß dem eine Waferrotation erst nach einer anfänglichen Erwärmung erfolgt, erheblich reduziert werden konnten.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei sich dem Fachmann jedoch zahlreiche Ausgestaltung und Abwandlung ergeben werden, ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu verlassen.
So wurde beispielsweise in der Schleusenkammer 16 ein Widerstandsheizelement verwendet, um den Halbleiterwafer 2 darinnen zu erwärmen. Natürlich ist es auch möglich, andere Mittel zum Erwärmen des Halbleiterwafers 2 in der Schleusenkammer vorzusehen, wie beispielsweise eine Lampenbank. Auch ist es möglich, dass der Halbleiterwafer aufeinander folgend in zwei Prozesskammern, wie der Prozesskammer 6, zunächst anfänglich und dann weiter thermisch behandelt wird. Obwohl die dargestellte Rotationsvorrichtung über ein eingeleitetes Gas vorteilhaft sein kann, da sie relativ wenige Partikel erzeugt, sind natürlich auch andere Rotationsvorrichtungen als die konkret dargestellte einsetzbar. So können beispielsweise elektrische, magnetische, elektromagnetische, pneumatische oder mechanische Rotationsvorrichtungen vorgesehen sein. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch in Zusammenhang mit anderen Vorrichtungen und Verfahren zur thermischen Behandlung von Substraten vorteilhaft einsetzbar, um mit einfachen Mitteln die Anzahl von Partikeln auf einem Substrat während einer thermischen Behandlung so gering wie möglich zu halten.

Claims

Verfahren zum thermischen Behandeln von scheibenförmigen Substraten, das Folgendes aufweist: Erwärmen eines Substrats in einem ersten Prozessschritt mittels eines Widerstandselements auf eine erste Temperatur (T1), die höher ist als die einer das Substrat unmittelbar umgebenden Atmosphäre, während das Substrat in einer ersten Prozesskammer aufgenommen ist und statisch gehalten wird, wobei die erste Prozesskammer während wenigstens des ersten Prozessschritts ein Gas enthält, und wobei das Substrat während der Erwärmung schneller erwärmt wird als das das Substrat umgebende Gas; und Erwärmen des Substrats in einem zweiten Prozessschritt mittels einer Heizlampe auf eine zweite Temperatur (T_max), die höher ist als die erste Temperatur (T1), wobei das Substrat während des zweiten Prozessschritts um seine Achse rotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des ersten Prozessschritts durch das Erreichen der ersten Temperatur (T1) des Substrats oder durch Ablauf einer bestimmten Zeitperiode (t1) bestimmt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasatmosphäre in der das Substrat enthaltenden Prozesskammer einen Druck zwischen 700 und 900 Torr aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasatmosphäre in der das Substrat enthaltenden Prozesskammer verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, das in die das Substrat enthaltende Prozesskammer eingeleitet wird, eine Temperatur aufweist, die unter der des Substrats liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas wenigstens zum Teil ionisiertes Gas ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarität des ionisierten Gases verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas innerhalb der Prozesskammer ionisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Prozessschritte in einem subatmosphärischen Druckbereich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prozessschritt durch den Ablauf einer bestimmten Zeitperiode (t1) bestimmt ist, und die bestimmte Zeitperiode (t1) wenigstens 2 Sekunden und weniger als 5 Sekunden beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat wenigstens während des ersten Prozessschrittes von einer der Seiten des Substrats aus stärker erwärmt wird als von der Anderen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung auf der einen Seite um wenigstens 50% höher ist als die auf der anderen Seite.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausschließlich von der einen Seite aus erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Seite eine Rückseite eines Halbleiterwafers ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat wenigstens im zweiten Prozessschritt über die Strahlung der wenigstens einen Heizlampe erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch wenigstens ein die Lampenstrahlung absorbierendes Element, das in der Nähe des Substrats angeordnet ist, Lampenstrahlung der wenigstens einen Heizlampe absorbiert und Wärmestrahlung mit einer niedrigeren Farbtemperatur als die der Lampenstrahlung abstrahlt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das die Lampenstrahlung absorbierende Element zwischen der wenigstens einen Heizlampe und dem Substrat angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während des zweiten Prozessschrittes über ein in die Prozesskammer eingeleitetes Gas in Rotation versetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während des zweiten Prozessschrittes über ein in die Prozesskammer eingeleitetes Gas schwebend gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Prozesskammer eingeleitete Gas ein Prozessgas zum Prozessieren des Substrats ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat zwischen dem ersten und zweiten Prozessschritt von der ersten Prozesskammer in eine zweite Prozesskammer bewegt wird.