DE102005018162A1

DE102005018162A1 - Halbleiterbehandlungsvorrichtung für ein CVD-Verfahren

Info

Publication number: DE102005018162A1
Application number: DE200510018162
Authority: DE
Inventors: Piotr Strzyzewski; Peter Dr. Baumann
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Halbleiterbehandlungsverfahrens, insbesondere eines CVD-Verfahrens in einer Prozesskammer eines Reaktors, mit einem ringförmigen Halter (2) für ein Substrat (1), wobei der Rand (1') des im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Substrats (1) auf einer an die Ringöffnung (3) des Halters (2) angrenzenden Haltezone (9) liegt. Um die Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, ist vorgesehen, dass die Haltezone (9) in Richtung nach radial außen ansteigend gestaltet ist und eine Vielzahl von einander beabstandete Erhebungen (4, 14) aufweist, auf denen der Rand (1') des Substrats (1) aufliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Halbleiterbehandlungsverfahrens insbesondere ein CVD-Verfahren in einer Prozesskammer eines Reaktors, mit einem ringförmigen Halter für ein Substrat, wobei der Rand des im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Substrats auf einer an die Ringöffnung des Halters angrenzenden Haltezone liegt.

Ein derartiger Substrathalter ist aus der DE 101 35 151 A1 vorbekannt. Der Substrathalter besitzt eine ringförmige Gestalt. Er liegt auf einen ringförmigen Tragkörper auf und kann so gegenüber dem ringförmigen Tragkörper gedreht werden. Durch die Ringöffnung kann Strahlungswärme von einer Strahlungswärmequelle treten, um das Substrat zu erwärmen.

Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen, bspw. CMOS- oder DRAM-Anwendungen werden große Anforderungen an die Reproduzierbarkeit gestellt. Es ist insbesondere erforderlich, bei der Fertigung derartiger Bauelemente die Substrattemperatur in einem engen Bereich konstant zu halten. Substrattemperaturen liegen üblicherweise in einem Bereich von einigen 100°C bis über 1000°C, bspw. bis zu 1100°C oder auch darüber. Die Substrattemperatur muss nicht nur über die Zeit konstant gehalten werden. Es ist auch erforderlich, den Temperaturgradienten auf der Substratoberfläche möglichst gering zu halten. Außerdem ist es für gewisse Anwendungen erforderlich, die Temperatur kontinuierlich ansteigen oder abfallen zu lassen, also sogenannte Temperaturrampen zu fahren. Auch dabei muss die Temperatur über die Oberfläche des Substrats gleich bleiben, d.h. gleichmäßig ansteigen oder abfallen.

Zu der von der DE 101 35 151 A1 beschriebenen Vorrichtung zur Halbleiterbehandlung gibt es alternative Vorrichtungen bzw. Verfahren, bei denen das Sub strat auf einer heißen Oberfläche aufliegt, so dass das Substrat über Kontaktwärme geheizt wird.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfolgt die Wärmezufuhr zum Substrat im Wesentlichen durch Strahlen. Es ist dabei ein Wärmeabfluss bzw. ein Wärmezufluss über die Ränder des Substrats zu vermeiden.

Aus der DE 101 24 609 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem insbesondere kristallinen Substrat bekannt. Die Schicht bildenden Materialien werden bei diesem Verfahren als gasförmige Ausgangsstoffe in die Prozesskammer eingebracht.

Als CVD-Verfahren werden Verfahren bezeichnet, bei denen die Ausgangsstoffe gasförmig sind und nach einer chemischen Umsetzung auf einer Substratoberfläche abgeschieden werden. Insbesondere ist hier das MOCVD-Verfahren zu nennen, bei welchem die Ausgangsstoffe metallorganische Substanzen sind, die auf einer heißen Substratoberfläche pyrolytisch reagieren, um insbesondere eine Halbleiterschicht zu bilden. Als Ausgangsstoffe kommen Gallium, Indium, Aluminium enthaltende metallorganische Substanzen in Betracht. Die V-Komponenten werden als Hydride in die Prozesskammer eingeleitet. In Betracht kommen hier Arsin, Phosphin, Ammoniak etc. Die III-Komponenten können auch Chloride sein und in der Gasphase über dem Substrat mit den V-Hydriden reagieren. Ferner betrifft die Erfindung MOCVD-Verfahren, um metallorganische Schichten abzuscheiden. Darüber hinaus können auch V-Halbleiterschichten und insbesondere Si-Ge-Schichten abgeschieden werden. Darüber hinaus können mit CVD-Verfahren auch Metallnitride abgeschieden werden. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur atomic layer deposition (ALD), bei der alternierend verschiedene Substanzen pulsweise in die Prozesskammer eingebracht werden, so dass sich schrittweise einzelne Atomlagen abscheiden. Üblicherweise wird zum Aufheizen eines Substrates eine Strahlungsquelle verwendet. Das Substrat kann dabei auch auf einer flachen Unterlage aufliegen, so dass die Wärme über Flächenkontakt auf das Substrat übertragen wird. Es ist aber auch möglich, das Substrat nur auf seinem äußeren Ring zu halten. Herbei kann es zu Problemen führen, da über den randseitigen Auflagebereich Wärme an den Substrathalter abgegeben werden kann. Dies kann zu Wärmeinhomogenitäten in Lateralrichtung führen. Bei einem CVD-Verfahren wird das Substrat üblicherweise nur von einer Seite beschichtet. Die andere, der zu beschichtenden Seite gegenüberliegenden Seite des Substrats soll unbeschichtet bleiben. Hierzu müssen geeignete Vorkehrungen getroffen werden. Insbesondere muss verhindert werden, dass die reaktiven Prozessgase über den Rand des Substrats in Richtung unter das Substrat strömen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei grundsätzlich jeder Anspruch eine eigenständige Lösung der Aufgabe darstellt und jeder Anspruch mit jedwedem anderen Anspruch in beliebiger Form kombinierbar ist.

Der Anspruch 1 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, dass die Haltezone nicht in einer Horizontalen liegt, sondern in Richtung nach radial außen ansteigend gestaltet ist. Sie soll von einer Vielzahl von aneinander beabstandeten Erhebungen gebildet sein. Auf diesen Erhebungen soll der Rand des Substrats aufliegen. Unterhalb und/oder oberhalb des Substrathalters kann die Strahlungswärmequelle angeordnet sein. Es kann sich hierbei um eine Infrarotheizquelle oder dergleichen handeln. Die Erfindung betrifft somit einen Substrathalter für ein CVD-System, der die eingangs erwähnten Voraussetzungen erfüllt bzw. die dort erwähnten Nachteile des Standes der Technik im Wesentlichen behebt. Bei dem Substrat kann es sich um Siliziumsubstrat, ein Germaniumsubstrat oder um jedes andere III-V-Substrat oder II-VI-Substrat handeln. Derartige Substrate haben unterschiedliche Durchmesser und gerundete Rand kanten. Die Randkanten verlaufen im Wesentlichen auf einer Ellipsenkontur. Die Dicke eines Substrats liegt im Millimeterbereich. Die Oberfläche und Unterfläche des Substrats verlaufen im Wesentlichen parallel und liegen in einer Horizontalebene. Die Durchmesser des Substrats können 200 mm, 300 mm oder auch mehr betragen. Typischerweise verläuft die Randkante eines Substrats im Querschnitt auf einer Ellipse. Die große Halbachse der Ellipse, die bspw. 500 μm betragen kann, verläuft parallel zur Oberfläche des Substrats. Die dazu quer, also in der Vertikalen verlaufende kurze Halbachse kann eine Länge von einem Drittel bis einem Viertel der gesamten Substratdicke betragen, also 0,2 bis 0,25 mm. Wenn das Substrat nur mit seinem Rand auf dem Halter aufliegt, so liegt es dort mit einer gekrümmten Fläche auf. Dies bedeutet, dass der Normalenvektor auf einer Strecke von 0,2 bis 0 mm seine Richtungen um 90° ändert. Ausgehend vom Zentrum des Substrats verläuft der Normalenvektor normalerweise bei einem horizontal orientierten Substrat in Vertikalrichtung. An der äußersten Randkante liegt der Normalenvektor dagegen in der Horizontalebene. Dies hat Folgen für die Wärmeabsorption und für die Wärmestrahlung. Die vom Randbereich des Substrats reflektierte Strahlung trifft auf die Haltezone. Dort kann sie reflektiert werden und trifft wieder den Rand des Substrats. Die Strahlung kann dabei von der Oberfläche des Halters absorbiert und anschließend zurückgestrahlt werden. Die Zwischenräume zwischen den Erhebungen können einen Strömungsweg ausbilden für unterhalb des Substrats in die Prozesskammer eingeleitetes Spülgas. Die Erhebungen können aus einer nach radial außen ansteigenden Fläche des Halters ragen. Der Spülgasfluss bildet eine hydrodynamische Dichtung zwischen Substratoberseite und Substratunterseite. Dies hilft, um eine Deposition auf der Rückseite des Substrates zu verhindern. Die über ein Gaseinlasssystem in die Prozesskammer eingebrachten Prozessgase führen deshalb nur zu einem Schichtwachstum auf der Oberseite des Substrats. Gleichzeitig bewirkt das Spülgas eine Verdünnung des in die Prozesskammer eingebrachten Prozessgases, nachdem es über das Substrat geströmt ist. Entsprechend vermindert sich parasitäres Wachstum auf dem Substrathal ter. Die Querschnittskontur des Halterings ist so gestaltet, dass das Spülgas im Wesentlichen nur in Radialaußenrichtung strömt und nicht über das Substrat. Die Form des Halterings ist des weiteren so gestaltet, dass Todvolumina entlang dem Strömungsweg verhindert werden. Dies verhindert eine mögliche Partikelbildung signifikant. Die Breitseitenfläche des Halters kann einen ringförmig verlaufenden Scheitel aufweisen, der von beiden Rändern des Halters beabstandet ist. Dieser ringförmige Scheitel liegt außerhalb der Randkante des Substrats. Vorzugsweise wird der Scheitel von einem Ringwulst ausgebildet. Die Substratoberfläche kann die Scheitelhöhe überragen. Sie kann aber auch auf der Scheitelhöhe liegen. Dieser Ringwulst kann zur Unterdrückung von Temperaturgradienten im Randbereich des Substrats beitragen. Er dient auch dazu, das Substrat am Orte zu halten. Bevorzugt liegt die Scheitelhöhe unterhalb der Horizontalebene der zu beschichtenden Oberfläche, um einen Rückstrom des Spülgases zu verhindern. Wesentlich ist die Textur der Haltezone. Diese kann so gestaltet sein, dass zwischen den einzelnen Erhebungen genügend Raum ist, so dass das Spülgas von der Rückseite des Substrat zur Vorderseite des Substrats strömen kann. Das Spülgas dient dazu, ungewünschte Reaktionen auf der Unterseite des Substrats zu vermeiden. Die reaktiven Gase können nicht nach Unterhalb des Substrats gelangen, um dort parasitäres Wachstum zu erzeugen. Die Dichte der Erhebungen und deren Anordnung verhindert darüber hinaus ein Durchdringen der Strahlung von unterhalb des Substrats durch den Spalt nach oberhalb des Substrats. Eine pyrometrische Messung der Oberflächentemperatur kann daher durch Infrarotstrahlung von unten nicht gestört werden. Der thermische Kontakt zwischen Randbereich des Substrats und Haltefläche des Ringes ist im Wesentlichen gleichmäßig. Dies gilt ebenfalls für den Spalt, der von einem Gas durchströmt wird. Dieser setzt dem Gasstrom in Umfangsrichtung nahezu an jedem Ort denselben Widerstand entgegen. Hierdurch entsteht ein gleichmäßiger Gasstrom zwischen dem Rand des Substrats und der Haltezone. Es gibt keine großen Spalte zwischen dem Substrat und den Scheiteln der Erhebungen unterhalb des Randes des Substrats. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Scheitelpunkte der Erhebungen, die die Unterseite des Substrats tragen im Wesentlichen auf einer Horizontaleebene liegen. Die Oberflächenpunkte, auf denen das Substrat liegt, stützen das Substrat. Diese das Substrat tragenden Erhebungen können von weiteren Erhebungen umgeben sein. Diese Erhebungen liegen auf einem Radius auf dem ringförmigen Halter, der größer ist, als der Radius auf dem die das Substrat tragenden Erhebungen liegen. Die Oberflächenpunkte dieser radial äußeren Erhebungen können mit steigendem Radius ansteigen. Sie können bspw. auf einer Kalottenfläche oder auf einer invertierten Kegelmantelfläche liegen. Sie können auf den Rand des Substrats hinweisen. Die das Substrat tragenden Erhebungen haben nur einen geringfügigen thermischen Kontakt mit dem Substrat. Ihre Aufgabe ist einerseits das Substrat zu tragen und andererseits einen Gaskanal zu erzeugen. Die Erhebungen bei größeren Radien, die außerhalb der Randkanten des Substrats liegen, sorgen für einen gleichmäßigen Gasfluss in Radialrichtung. Die Erhebungen sind dabei so angeordnet, dass eine leichte Verschiebung des Substrats aus seiner Ideallage keine Störung auf den Gasfluss bzw. auf die Lagerung besitzt. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erhebungen, die das Substrat tragen, auf einer Kalottenfläche liegen. Hierdurch ist eine Selbstzentrierung der Substratlage gewährleistet. Um thermische Diskontinuitäten zu vermeiden ist vorgesehen, dass der Ring, der den Halter ausbildet, aus dem selben Material gefertigt ist wie das Substrat. Er kann bspw. aus Silizium, Siliziumkarbit oder dergleichen gefertigt sein. Silizium kann aber auch mit Siliziumkarbit oder Siliziumoxid beschichtet sein. Der ringförmige Halter kann, wie es die DE 101 35 151 A1 beschreibt, auch drehangetrieben werden. Er kann aber auch in anderer Weise drehangetrieben werden, nämlich indem er auf einem rotierenden Zylinder sitzt. Der Zylinder kann aus einem Material gefertigt sein, der eine thermische Strahlung abblockt. Auch dieser Zylinder kann aus beschichtetem Material bestehen. Der Zylinder kann aus Quarz bestehen. Letzterer kann bspw. mit Silizium beschichtet sein. Die Grundfläche des ringförmigen Halters kann einen ringförmige Wand als Fassung für den Zylinder ausbilden. Diese Wand hält den ringförmigen Halter auf dem Zylinder und blockiert darüber hinaus die Temperaturstrahlung. Die Randkanten des Ringes können zur Verminderung von Spannungen gerundet sein. Für Substrate verschiedener Durchmesser, bspw. 15, 20 oder 30 cm sind verschiedene Halteringe vorgesehen. Der Gaseinlass in der Mitte über dem Substrat kann ringförmige Düsen ausbilden. Er kann auch von einem Showerhead gebildet sein, wie ihn bspw. die DE 102 11 442 A1 , DE 102 17 806 A1 oder DE 102 47 921 beschreiben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 in perspektivischer, geschnittener Darstellung einen Haltering mit einem von ihm getragenen Substrat,

2 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß Linie II-II in 1,

3 eine schematische Darstellung eines Halterings, wobei der Durchmesser der Ringöffnung zur Verdeutlichung erheblich verkleinert dargestellt ist,

4 eine Darstellung gemäß 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels,

5 eine Darstellung gemäß 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels,

6 eine Darstellung gemäß 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels,

7a eine Draufsicht auf eine Haltezone mit wahllos verteilten Noppen,

7b eine Draufsicht gemäß 7a mit gleichmäßig verteilten Noppen,

8 eine Darstellung gemäß 7a, wobei die Erhebungen von Rippen ausgebildet sind,

9a eine Darstellung gemäß 2, wobei der Haltering auf einem Tragzylinder 12 ruht,

9b eine Darstellung einer Alternative zu 9a,

10 ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Haltezone auf einer Kugelinnenfläche liegt und

11 in schematischer Darstellung ein Reaktor mit einer Prozesskammer, in welcher ein Substrat auf einem Ring gemäß einem der Ausführungsbeispiele getragen wird.

Die in der 10 dargestellte Prozesskammer 17 befindet sich innerhalb eines Reaktors 16. In die Prozesskammer 17 ragt ein Gaseinlassorgan 19. Durch dieses zentrisch in die Prozesskammer 17 einragendes Gaseinlassorgan 19 kann ein Gas in die Prozesskammer unmittelbar oberhalb der Oberfläche des Substrats 1 eingeleitet werden. Durch dieses Gaseinlassorgan 19, das sich in der Mitte des Substrates 1 befindet, können die bekannten Prozessgase in bekannter Weise eingeleitet werden. Das Gaseinlassorgan kann bspw. eine Gestalt haben, wie sie in der DE 101 33 914 A1 , DE 101 53 463 A1 , DE 101 63 394 A1 , DE 102 11 442 A1 oder DE 102 12 923 A1 beschrieben werden. Als Gase kommen metallorganische Verbindungen für eine III-Komponente und Hydride für eine V-Komponente in Betracht.

Das Substrat 1 erstreckt sich zentrisch zum Gaseinlassorgan 19 und liegt mit seinem Randbereich 1' auf einem Haltering 2 auf. Der Haltering liegt in dem in

11 dargestellten Beispielfall auf einem Tragzylinder 12, der sich auf dem Boden der Prozesskammer 17 abstützt. Das durch das Gaseinlassorgan 19 in die Prozesskammer 17 eingebrachte Gas kann durch einen Gasauslass 20 aus der Prozesskammer 17 herausströmen. Der Gasauslass 20 kann aus einer Vielzahl von zentrisch um den Haltering 2 angeordnete Gasauslassrohre bestehen. Unterhalb der Öffnung 3 des Halterings 2 befindet sich eine Infrarotheizung 18. Mit dieser Infrarotheizung 18 kann das Substrat von unten her beheizt werden. In einer nicht dargestellten Variante der Erfindung kann eine ähnliche Heizung auch oberhalb des Substrats angeordnet sein, wie es bspw. in der DE 101 35 151 A1 beschrieben ist, um das Substrat 1 von beiden Seiten aus zu beheizen.

Die unterschiedlichen Halteringe, die in den Zeichnungen dargestellt sind, können aus Silizium oder einem anderen geeigneten Material, bspw. Quarz oder Keramik bestehen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass diese Halteringe 2 aus einem beschichteten Material bestehen. Insgesamt soll der Haltering für die thermische Strahlung nicht transparent sein.

Aus der in 2 dargestellten Querschnittsdarstellung geht hervor, dass die Randkante 1' des Substrats 1 eine etwa Ellipsenform besitzt. Diese Randkante 1' ruht auf einer Vielzahl von Erhebungen 4, die sich auf einer radial inneren Haltefläche 9 des Halteringes 2 erstrecken. Diese Haltezone 9 ist eine in Radialrichtung ansteigende Fläche. Bei den Erhebungen 4 handelt es sich um eine Vielzahl von voneinander beabstandete Erhebungen 4, so dass sich zwischen den einzelnen Erhebungen 4 Durchlässe ergeben, durch welche ein Gasstrom von unterhalb des Substrats 1 nach oberhalb des Substrats 1 strömen kann. Der unterhalb des Substrats 1 strömende Strom ist in der 2 mit dem Pfeil 5 bezeichnet. Zwischen der Fläche der ansteigenden Zone 9, aus welcher die Erhebungen 4 ragen, und der elliptischen Randkante 1' des Substrats 1 bildet sich ein Spalt 8 aus. Dieser Spalt 8 ist schräg nach oben gerichtet. Durch ihn strömt der mit dem Pfeil 6 bezeichnete Gasstrom. An die ansteigende Zone 9 schließt sich in Radialaußenrichtung ein Ringwulst 10 an. Dieser bildet einen Scheitel S, der von dem Gasstrom überströmt wird.

Die Oberfläche des Substrats liegt in einer Horizontalebene. Der Abstand dieser Horizontalebene zur Scheitellinie S ist in der 2 mit dem Maß d bezeichnet. Diese Horizontalfläche überragt somit den Scheitel S. Das Maß des Überragens ist aber geringer, als die Materialstärke D des Substrats 1.

In Radialauswärtsrichtung schließt sich an den Ringwulst 10 eine absteigende Fläche 11 an. Es handelt sich hierbei um eine Abströmzone entlang welcher der Gasstrom 7 strömt, der die Scheitellinie S überströmt hat.

Bei der in der 2 dargestellten Variante ist die ansteigende Zone 9 konkav geformt. Auch die absteigende Zone 11 ist konkav geformt.

Die 3 zeigt in schematischer Darstellung die Ausgestaltung der ansteigenden Zone 9. Diese besteht aus einer Vielzahl von noppenartigen oder warzenartigen Erhebungen. Diese Erhebungen 4 besitzen punktförmige Scheitel. Auf diesen punktförmigen Scheiteln liegt der Rand 1' des Substrats 1 auf.

Wie der 2 zu entnehmen ist, weisen die Scheitelpunkte der verschiedenen Erhebungen 4a, 4b, 4c, 4d in verschiedene Richtungen. Die Erhebungen 4a bis 4d sind so ausgerichtet, dass die Scheitelpunkte immer auf die Oberfläche des Substrats weisen, auch wenn die Scheitelpunkte vom Substrat entfernt sind. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Randabschnitt 1' des Substrats 1 auf den beiden radial inneren Erhebungen 4a, 4b. Die beiden äußeren Erhebungen 4c und 4d besitzen einen Spaltabstand zur Oberfläche 1' des Substrats, so dass sich hierdurch ein geringfügiger Spalt ausbildet, dessen Maß aber geringer ist, als die Weite des Spaltes 8, die vom Boden der Fläche bis zur Oberfläche des Substrats gemessen ist.

Bei dieser Ausgestaltung können die Erhebungen 4a bis 4d von Noppen, Warzen oder Stiften ausgebildet sein, die entweder wahllos oder regelmäßig auf der ansteigenden Zone 9 angeordnet sind.

Bei der in der 5 dargestellten Variante bildet der Wulst 10 in Radialaußenrichtung eine Abströmkante. Sie ist strömungsoptimiert.

Bei dem in der 11 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Abströmkante 11 eine konvexe Gestalt.

Die 7a und die 7b zeigen unterschiedliche Anordnungen der einzelnen Erhebungen 4. Die Erhebungen 4 sind aber so angeordnet, dass sie die Strahlung der Strahlungsquelle 18 abschatten. Durch den Spalt 8 dringt somit keine Strahlung, sondern ausschließlich ein Gasstrom. Die Noppen 4 besitzen eine gerundete Oberfläche, so dass der Kontakt zwischen Substrat und Erhebungen möglichst gering und punktförmig ist.

Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Erhebungen von Rippen 14 ausgebildet. Die Rippen 14 können eine derartige S-Form besitzen, dass auch sie die Strahlung abschatten, aber einen Gasstrom durchlassen.

Bei den in den 9a bzw. 9b dargestellten Ausführungsbeispielen ruht der Haltering 2 auf einem Tragzylinder 12. Dieser kann drehangetrieben sein. Um den Haltering 2 auf dem Zylinder 12 zu zentrieren, ist ein ringförmiger Vorsprung 13 vorgesehen. Dieser kann entweder radial innerhalb oder radial außerhalb des Tragzylinders 12 angeordnet sein.

Die 10 zeigt noch einmal schematisch die gedachte Kugeloberfläche, auf welcher die Haltezone 9 angeordnet sein kann. Die Haltezone 9 erstreckt sich dann auf einer Kalotte.

Die Konturen der Abströmzone 11 oder der ansteigenden Zone 9 verlaufen rotationssymmetrisch um das Zentrum des kreisförmigen Halterings 2. In Radialrichtung können die beiden Zonen 9,10 unterschiedlich gestaltet sein. Der Krümmungsverlauf der Querschnittskonturlinie ist strömungsoptimiert und hängt unter anderem von dem Gasstrom 5, 6, 7 ab. Die Querschnittskonturlinie der Zonen 9 und 11 können konvex oder konkav gerundet sein. Sie können aber auch S-förmig gerundet sein. Der Scheitel S kann rund gestaltet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Scheitel S eine Abrisskante für die Strömung ausbildet. Wie aus den Figuren hervorgeht, verläuft die ansteigende Zone 9 etwas steiler, als die Abströmzone 11.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Vorrichtung zur Durchführung eines Halbleiterbehandlungsverfahrens, insbesondere eines CVD-Verfahrens in einer Prozesskammer eines Reaktors, mit einem ringförmigen Halter (2) für ein Substrat (1), wobei der Rand (1') des im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Substrats (1) auf einer an die Ringöffnung (3) des Halters (2) angrenzenden Haltezone (9) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezone (9) in Richtung nach radial außen ansteigend gestaltet ist und eine Vielzahl von einander beabstandete Erhebungen (4, 14) aufweist, auf denen der Rand (1') des Substrats (1) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine unterhalb des Halters (2) angeordnete Strahlungswärmequelle (18), deren Wärmestrahlung durch die Ringöffnung (3) tretend vom Substrat (1) absorbiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den Erhebungen (4, 14) einen Strömungsweg (6) ausbilden für unterhalb des Substrats in die Prozesskammer eingeleitetes Spülgas (5).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4, 14) aus einer nach radial außen ansteigenden Fläche des Halters (2) ragen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseitenfläche des Halters (2) einen ringförmig verlaufenden Scheitel (S) aufweist, der von beiden Rändern des Halters (2) beabstandet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitel (S) von einem Ringwulst (10) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelhöhe (S) auf Höhe oder unterhalb der durch die Oberfläche des Substrats (1) verlaufenden Ebene liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine sich nach radial außen an dem Scheitel (S) anschließende, nach radial außen absteigende Abströmzone (11).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezone (9) bzw. die Stirnflächen der Erhebungen (4, 14) auf einer Zylindermantelfläche, auf einer konvex gekrümmten oder auf einer konkav gekrümmten Fläche liegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezone (9) bzw. die Stirnflächen der Erhebungen (4, 14) auf einer Kalottenfläche (15) liegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Substrats (1) in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene liegt und dass sich die Berührungspunkte der Erhebungen (4, 14) an der Substratunterseite auf einer Kreisbogenlinie erstrecken, die in der Horizontalen liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der radial außerhalb der das Substrat stützenden Erhebungen (4a, 4b) liegenden Erhebungen (4c, 4d) auf das Substrat (1) gerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Abströmzone (11) auf einer Kegelmatelfläche, einer konkav gerundeten oder einer konvex gerundeten Fläche liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und die Lage der Erhebungen (4) so gewählt ist, dass Strahlung von unterhalb des Substrats (1) blockiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) gerundete Stirnflächen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) Stifte, Warzen oder Noppen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen Rippen (14) sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (14) geradlinig oder gebogen verlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) zwischen der Scheitellinie (S) der Breitseitenkontur des Halters (2) und der Substratoberfläche etwa 0 bis 35 %, vorzugsweise 0 bis 25 % der Substratdicke (D) beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch ein zentral über dem Substrat (1) angeordnetes Gaseinlassorgan (19) zum Einlass von Gasen in die Prozesskammer, die in Horizontalrichtung nach radial außen über das Substrat (1) strömen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte, Warzen oder Noppen wahllos über die kreisringförmige Haltezone (9) verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte, Warzen oder Noppen regelmäßig über die kreisringförmige Haltezone (9) verteilt sind.
CVD-Verfahren in einer Prozesskammer eines Reaktors, in welcher ein ringförmiger Halter (2) für ein Substrat (1) angeordnet ist, wobei der Rand (1') des im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Substrats (1) auf einer an die Ringöffnung (3) des Halters (2) angrenzenden Haltezonen (2) liegt, die Haltezone (9) in Richtung nach radial außen ansteigend gestaltet ist und eine Vielzahl von einander beabstandete Erhebungen (4, 14) aufweist, auf denen der Rand (1') des Substrats (1) aufliegt, wobei in die Prozesskammer mittels eines Gaseinlasses Prozessgase eingeleitet werden, die in der Prozesskammer derart chemisch miteinander reagieren oder zerfallen, dass auf dem von einer Strahlungswärmequelle (18) aufgeheizten Substrat (1) zumindest eine Schicht aus leitenden, nichtleitenden oder halbleitenden Material aufwächst.