DE102006055895A1

DE102006055895A1 - Ätzbeständiges Heizgerät und Zusammenbau desselben

Info

Publication number: DE102006055895A1
Application number: DE102006055895A
Authority: DE
Inventors: Akinobu Kobe Otaka; Takeshi Kobe Higuchi; Sridhar Ramaprasad Prasad; Wei Middleburg Heights Fan; Marc Medina Schaepkens; Douglas A. Brecksville Longworth
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2007-08-23
Also published as: KR20070081078A; JP2007214540A; US20070181065A1

Abstract

Ein ätzbeständiges Heizgerät zur Verwendung in einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung mit einer hervorragenden Anfahrrate von mindestens 20°C pro Minute, maximalen Temperaturdifferenz über der Oberfläche (beispielsweise > 100°C über 300 mm) und mindestens einer Elektrode. Das Heizgerät ist mit einer schützenden Überzugsschicht beschichtet, die es ermöglicht, dass das Heizgerät eine Strahlungsleistung von über 70% bei hohen Heizgerät-Temperaturen von > 1500°C und einer Ätzrate in NF<SUB>3</SUB> bei 600°C von weniger als 100 Angström/min aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Heizgerät und einen Heizgerätezusammenbau zur Verwendung bei der Herstellung von elektronischen Geräten.
Der Vorgang der Herstellung von elektronischen Geräten, einschließlich integrierter Schaltkreise (ICs), mikro-elektromechanischer Systeme (MEMs), opto-elektronischer Geräte, Flachbild-Anzeigegeräte, umfasst einige hauptsächliche Verarbeitungsschritte, einschließlich der kontrollierten Abscheidung oder dem Aufwachsen von Materialien sowie dem kontrollierten und häufig selektiven Entfernen oder Veränderung von vorher abgeschiedenen/aufgewachsenen Materialien. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD: Chemical Vapor Deposition) ist ein allgemein bekannter Abscheidungsprozess, der folgendes umfasst: chemische Niederdruck-Gasphasenabscheidung (LPCVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition), chemische Gasphasenabscheidung einer atomaren Schicht (ALD oder ALCVD: Atomic Layer Chemical Vapor Deposition), thermo-chemische Gasphasenabscheidung (TCVD: Thermal Chemical Vapor Deposition), plasma-gestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), chemische Gasphasenabscheidung mit hochdichtem Plasma (HDP CVD: High Density Plasma Chemical Vapor Deposition), chemische Gasphasenabscheidung mit sich ausdehnendem thermischen Plasma (ETP CVD: Expanding Thermal Plasma Chemical Vapor Deposition), chemische Gasphasenabscheidung mit thermischem Plasma (TPCVD: Thermal Plasma Chemical Vapor Deposition) und metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition), etc.
In einigen der CVD Prozesse werden ein oder mehrere gasförmige Reaktanden innerhalb eines Reaktors unter Niederdruck und Hochtemperaturbedingungen eingesetzt, um eine feste, isolierende oder leitfähige Schicht auf der Oberfläche eines auf einem in einem Reaktor angeordneten Substrathalter platzierten Halbleiter-Wafers auszubilden.
Der Substrathalter/Aufnehmer in dem CVD Prozess könnte sich als ein Heizgerät eignen, das typischerweise mindestens ein Heizelement zum Aufheizen des Wafers enthält, oder er könnte als eine elektrostatische Spannvorrichtung dienen (ESC: Electrostatic Chuck) mit mindestens einer Elektrode zum elektrostatischen Festklemmen des Wafers; oder er könnte eine Kombination aus einem Heizgerät und einem ESC sein, die Elektroden sowohl zum Heizen als auch zum Festklemmen aufweist. Nach einer Abscheidung einer Schicht mit einer vorbestimmten Dicke auf dem Silizium-Wafer gibt es eine Pseudoabscheidung auf einer anderen exponierten Oberfläche innerhalb des Reaktors, einschließlich der Reaktorwände, dem Reaktorfenster, den Oberflächen des Gasinjektors, den Oberflächen des Auslasssystems und den Oberflächen des Substrathalters, die dem Abscheidungsprozess exponiert sind. Diese Pseudoablagerung könnte in nachfolgenden Abscheidungen Probleme darstellen und sie wird daher periodisch mittels eines Reinigungsprozesses entfernt, d.h. in einigen Fällen nach jedem Wafer und in anderen Fällen nachdem eine Charge von Wafern verarbeitet worden ist. Allgemein bekannte Reinigungsprozesse im Stand der Technik umfassen Reinigen auf der Grundlage von atomarem Fluor, Fluorkohlenstoff-Plasma-Reinigen, Schwefelhexafluorid-Plasma-Reinigen, Stickstofftrifluorid-Plasma-Reinigen und Chlortrifluorid-Reinigen. In dem Reinigungsprozess erwartet man, dass die Reaktorbestandteile, beispielsweise Wände, Fenster, der Substrathalter und Zusammenbau, usw. auf jeden Fall wegkorrodiert/angegriffen werden.
Neben der hochkorrosiven Umgebung in den CVD Prozessen wird innerhalb dieser Prozesse auch bis zu einer hohen Temperatur hochgeheizt, d.h. über 1000°C für Silizium-Wafer. Darüber hinaus müssen in diesen Prozessen die Wafer gleichzeitig auf einer vorgeschriebenen Gleichförmigkeit der Temperatur gehalten werden. In den meisten Anwendungen wird die Wärmeenergie durch Wärmeleitung auf die Wafer übertragen, wenn die aufzuheizende Oberfläche in direktem physikalischem Kontakt mit dem Heizelement gebracht wird. Jedoch ist es in einigen Anwendungen nicht immer zweckmäßig, physikalischen Kontakt zwischen der aufzuheizenden Oberfläche und dem Heizelement herzustellen. Der metall-organische chemische Gasphasenabscheidungs (MOCVD) – Prozess wird weithin zum Aufwachsen von dünnen Schichten eingesetzt, einem kriti schen Schritt in Hochtechnologie-Mikro-Fabrikationen. In MOCVD Anwendungen wird das System in eine Ultrahoch-Vakuumumgebung gebracht, wobei die Wafer auf einer drehenden Aufnehmer bzw. Suszeptor (susceptor) platziert werden, um die Gleichförmigkeit bzw. Uniformität der Epischicht (Epilayer) zu verbessern. Daher kann dieser drehende Aufnehmer das Heizelement nicht direkt berühren. Die Wärmeübertragung von dem Heizelement auf die Wafer ist weder durch Konvektion (aufgrund der Vakuumbedingungen) noch durch Wärmeleitung (aufgrund des fehlenden Kontakts) möglich. Daher ist Strahlung (oder die Verwendung eines abstrahlenden Heizelements) der einzige verfügbare Mechanismus zur Wärmeübertragung. Darüber hinaus kann der erforderliche Temperaturbereich des Graphitaufnehmers, auf dem die Wafer gehalten werden, so hoch wie über 1200°C sein.
In einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik werden für die Komponenten, wie etwa für die Aufnehmer/für das Heizgerät/für den Substrathalter, ätzbeständige Materialien eingesetzt. Bei der hohen Temperatur in einem CVD Prozess würde die Erosionsrate der ätzbeständigen Materialien im Stand der Technik exponentiell ansteigen. Aus diesem Grund werden die Heizgeräte aus dem Stand der Technik heruntergefahren beispielsweise von den 600–1000°C, bei denen die Abscheidung auftreten könnte, auf 400°C, bei denen die Reinigung stattfinden kann. Dieser Ansatz wird die Lebensdauer des Heizgeräts vergrößern, jedoch den gesamten Durchsatz wesentlich verringern.
Thermische Module, die für MOCVD Anwendungen entworfen sind, verwenden typischerweise Hochintensitätslampen als das strahlende Heizelement. Diese Lampen ermöglichen aufgrund ihrer niedrigen thermischen Masse ein schnelles Aufheizen und ein schnelles Abkühlen. Sie können auch plötzlich ausgeschaltet werden, ohne ein langsames Herunterfahren der Temperatur. Das Heizen mit Hochintensitätslampen liefert nicht immer die gewünschte Temperaturgleichförmigkeit auf der Wafer-Oberfläche. Es können zum Verbessern der Temperaturgleichförmigkeit Mehrfachzonenlampen eingesetzt werden, jedoch vergrößern sie die Kosten und Anforderungen an die Wartung. Darüber hinaus verwenden viele Lampen ein lineares Filament, was sie beim Bereitstellen von gleichförmiger Wärme auf einen runden Wafer ineffektiv macht. In einigen thermischen Modulen für MOCVD Anwendungen werden Heizgeräte mit Widerstandssubstrat als das abstrahlende Heizelement eingesetzt, um eine stabile und wiederholbare Wärmequelle bereitzustellen. Die meisten widerstandsbasierten Heizgeräte im Stand der Technik neigen dazu, eine große thermische Masse aufzuweisen, was sie für Hochtemperaturanwendungen von >1000°C auf dem Graphitaufnehmer ungeeignet macht.
Ein häufig verwendetes ätzbeständiges Material für Heizgeräte mit Widerstands-Substrat (ebenso für nicht-beheizte Substrathalter) ist Aluminiumnitrid, wobei gesintertes Aluminiumnitrid (AlN) am weitest verbreiteten ist. Unglücklicherweise leiden die gesinterten AlN Substrathalter aus dem Stand der Technik unter einer bedeutsamen Begrenzung, nämlich dass sie nur mit einer Rate von <20 °C/min aufgeheizt oder abgekühlt werden können. Wenn sie (bezüglich ihrer Temperatur) nur irgendwie schneller herauf- oder heruntergefahren werden, wird die Keramik typischerweise Risse bekommen. Des Weiteren können nur moderate Temperaturdifferenzen über eine Substratoberfläche aufrecht erhalten werden, bevor die Keramik bricht.

US Patent Nr. 6,140,624 offenbart widerstandsbasierte Heizgeräte mit einer äußeren Beschichtung, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Siliziumkarbid und Borcarbid, für eine Strahlungsleistung von >80%. Jedoch für sehr hohe Temperaturanwendungen, d.h. wo die erforderlichen Heizgerätetemperaturen >1500°C sind, wird eine Siliziumcarbidbeschichtung nicht gut funktionieren, weil Siliziumcarbid sich bei derart hohen Temperaturen zersetzt. Andererseits sind Heizgeräte mit einer äußeren Überzugsbeschichtung aus Bor-Carbid technisch möglich, jedoch kommerziell nicht zweckmäßig herzustellen.

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, mindestens einige der obigen Probleme zu überwinden. Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 und einer Plasma-Verarbeitungskammer nach dem unabhängigen Anspruch 11.

Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Für die Ansprüche ist beabsichtigt, dass sie als ein erster, nicht begrenzender Ansatz zum Definieren der Erfindung in allgemeinen Ausdrücken verstanden werden sollten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung, beispielsweise ein keramisches Heizgerät oder eine Wafer-Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa ein thermisches Modul, in dem das verbesserte Heizgerät eingesetzt wird, wobei die Vorrichtung eine hervorragende thermische Effizienz zum Aufheizen von Wafern in thermischen Modulen auf die erforderlichen hohen Temperaturen aufweist. Die Vorrichtung nach der Erfindung erhält eine gute Temperaturgleichförmigkeit auf den Wafern mit einem minimalen Risiko von Degradation und Zersetzung im Betrieb, und mit hervorragenden Eigenschaften bezüglich der Ätzwiderstandsfähigkeit für eine erweiterte Lebensdauer im Betrieb. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Plasmaverarbeitungskammer zum Verarbeiten von mindestens einem Halbleiterwafer, wobei die Plasmaverarbeitungskammer umfasst: mindestens ein keramisches Heizgerät zum Aufheizen des Wafers, eine Gasverteilungsplatte, die über dem elektrostatischen Spannfutter definiert ist, einen Sockel zum Halten der elektrostatischen Spannvorrichtung, eine Quelle von Reinigungsgas, die selektiv mit der Kammer kommuniziert; wobei mindestens eines der folgenden: das Heizgerät, die Gasverteilungsplatte und der Sockel eine pyrolytisches Graphit umfassende Oberfläche, die mit einer Überzugsschicht beschichtet ist, aufweist und wobei die Quelle des Reinigungsgases NF₃ und Cl₂ umfasst.

Nach einem Aspekt bezieht sich die Erfindung daher auf eine Vorrichtung, wie etwa einem Strahlungsheizgerät, die als Teil eines thermischen Moduls eingesetzt werden kann, und die eine Strahlungsleistung von über 70% bei höheren Heizgerätetemperaturen von >1500°C aufweist. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Basissubstrat umfassend Bornitrid, ein Heizelement aus pyrolytischem Graphit, das auf einer Seite des Basissubstrats aufgebracht ist und eine gemusterte, ein Paar von Kontaktenden ausbildende Geometrie ausbildet. Eine dieses Heizelement umringende, erste äußere Beschichtung besteht aus mindestens einem aus einem Nitrid, Carbid, Carbonitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe die aus B, Al, Si, Ga, hitzebeständigen Hartmetallen, Übergangsmetallen und Kombinationen davon besteht, und eine die erste äußere Beschichtung umringende, zweite äußere Beschichtung mit einer Strahlungsleistung von über 70% und vorzugsweise mindestens 80 % bei den höheren Heizgerätetemperaturen von größer als 1500°C.

In einer Ausführungsform weist die zweite äußere Beschichtung eine planare thermische Leitfähigkeit von mindestens dreimal der planaren thermischen Leitfähigkeit der ersten äußeren Beschichtung auf, so dass dies auch die Temperaturgleichförmigkeit auf der Strahlungsoberfläche des Heizgeräts verbessert, was dann zu einer direkten Verbesserung der thermischen Gleichförmigkeit auf den Wafern führt. In einer dritten Ausführungsform umfasst die zweite Beschichtung pyrolytisches Graphit.

Gemäß einem anderen Aspekts bezieht sich die Erfindung auf ein thermisches Modul zur Verwendung in Hochtemperatur-Halbleiterprozessen, wie etwa MOCVD. Das thermische Modul enthält das oben definierte Heizgerät als das Strahlungsheizelement. In einer Ausführungsform enthält das Modul ferner einen Reflektorstapel mit einem hochreflektierenden Material, der unterhalb des Heizgeräts angeordnet ist, um die erzeugte Wärme besser zu bewahren. Es können ebenfalls zusätzliche rohrförmige Reflektorschilder und Abdeckungen hinzugefügt werden, um zu einer besseren Konservierung der Heizgeräteleistung beizutragen.

Somit wird ist ein ätzbeständiges Heizgerät beschrieben zur Verwendung in einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung mit einer hervorragenden Anfahrrate (bzw. Aufheizrate: ramp rate) von mindestens 20°C pro Minute, mit maximalen Temperaturdifferenzen über der Oberfläche (beispielsweise >100°C über 300 mm), und mit mindestens einer Elektrode. Das Heizgerät ist mit einer schützenden Überzugsschicht beschichtet, die es ermöglicht, dass das Heizgerät eine Strahlungseffizienz von über 70% bei den erhöhten Heizgerätetemperaturen von >1500°C aufweist und eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 100 Å/min.

Die Erfindung wird durch Verweis auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung zusammen genommen mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden:

1A–1C sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform eines Heizgeräts zeigen, wenn es in verschiedenen Prozessschritten ausgebildet wird, wobei das Heizgerät eine Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit auf einer Oberfläche des Heizgeräts aufweist.

1C–1E sind Querschnittsansichten von vielfältigen Ausführungsformen eines Aufnehmers bzw. Suszeptors.

1F zeigt eine spulenförmige Form eines Heizgeräts.

1G–1I sind Querschnittsansichten von vielfältigen Ausführungsformen eines Heizgeräts mit einer Spulenform (wie von einem spulenförmigen Substrat ausgebildet).

2A–2B sind Querschnittsansichten, die eine zweite Ausführungsform eines keramischen Heizgeräts zeigen, wenn es in verschiedenen Verfahrensschritten ausgebildet wird, wobei das Heizgerät eine Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit, die die gesamte Heizgerätestruktur schützt, aufweist.

3A ist eine Ansicht von oben einer Ausführungsform eines keramischen Heizgeräts, wobei die obere Abdeckungsschicht entfernt ist, so dass das geometrische Muster des Heizelements aus pyrolytischem Graphit gezeigt wird. 3B ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Heizgerätezusammenbaus mit einem Substrathalter, der eine obere und eine untere relativ glatte Oberfläche und einen sich im Wesentlichen transversal zu dem Substrathalter erstreckenden Schaft aufweist.

4 ist eine Querschnittsansicht, die ein thermisches Modul zeigt, welches ein Heizgerät aus dem Stand der Technik einsetzt zur Verwendung in einer Berechnung für die numerische Strömungssimulation (CFD) zum Untersuchen der Temperatur der Heizgerätoberfläche, wenn der Wafer auf eine Temperatur von 1500°C aufgeheizt wird.

5 ist eine Querschnittsansicht, die ein thermisches Modul zeigt, das ein Heizgerät der 1A–1C zur Verwendung in der numerischen Strömungssimulation (CFD) – zum Untersuchen der Oberflächentemperatur des Heizgeräts der Erfindung einsetzt, wenn der Wafer auf eine Temperatur von 1500°C aufgeheizt wird.

6 ist ein Schaubild, das die Ätzrate von verschiedenen Materialien in einer NF₃ Umgebung bei Raumtemperatur veranschaulicht.

7 ist ein Schaubild, das die Ätzrate von einer Ausführungsform der Überzugsschicht des Heizgeräts miteinander vergleicht mit anderen Materialien aus dem Stand der Technik, einschließlich pyrolytischem Bornitrid und gesintertem Aluminiumnitrid bei 400°C.

8 ist eine Fotografie (1/4 Vergrößerung) eines Heizgerätes aus dem Stand der Technik mit einer Beschichtung aus pyrolytischem Bornitrid, nachdem es geätzt worden ist.

9A ist ein Schaubild einer experimentellen Anordnung für Hochfahr- und Herunterfahrtests mit Heizgeräten, das ein Heizgerät aus dem Stand der Technik und eine Ausführungsform eines Heizgeräts nach der vorliegenden Erfindung, ein mit PG überzogenes PBN Heizgerät, miteinander vergleicht. 9B ist eine heraus-vergrößerte Querschnittsansicht des Heizgeräts.

10A und 10B sind Schaubilder, die Heizgerätetemperaturen und erreichte Aufnehmertemperaturen vergleichen, die von einem Heizgerät aus dem Stand der Technik und von einer Ausführungsform eines Heizgeräts nach der vorliegenden Erfindung, einem PG überzogenen PBN Heizgerät, erhalten worden sind.

11 ist ein Schaubild, das die Ätzraten der Überzugsschicht der Heizgeräteerfindung nach Ätzen bei 400°C nach einer Stunde und fünf Stunden miteinander vergleicht.

12 ist ein Schaubild, das die Ätzraten der Überzugsschicht der Heizgeräteerfindung nach einem Ätzen bei 600°C, nach kontinuierlichem und gepulstem Ätzen für 1 Stunde miteinander vergleicht.

Wie hierin verwendet, kann eine annähernde Ausdrucksweise eingesetzt werden, um jedwede quantitative Darstellung zu modifizieren, welche variieren kann, ohne zu einer Veränderung in der grundlegenden Funktion, auf die sie sich bezieht, zu führen. Dem entsprechend kann ein Wert, der durch einen Ausdruck oder Ausdrücke, wie etwa "ungefähr" und "im wesentlichen" modifiziert ist, in einigen Fällen nicht auf den exakt spezifizierten Wert begrenzt sein.

Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck "Heizgerät" nicht auf ein keramisches Heizgerät begrenzt, sondern kann verwendet werden, um einen "Aufnehmer" (susceptor), einen "Waferhalter" oder eine "Kombination von einem Heizgerät mit einer elektrostatischen Spannvorrichtung" zur Verwendung beim Aufheizen oder Tragen eines Silizium-Wafers in einem thermischen Modul, einem Ofen, der nach dem Batch-Verfahren arbeitet, einer CVD Verarbeitungskammer oder einem Reaktor.

Wie hierin verwendet, wird "Heizgerät-Baueinheit" auswechselbar verwendet mit "thermische Modul", "Chargenofen", "CVD Verarbeitungskammer" oder "Reaktor", die auf einen Zusammenbau verweisen, in dem elektronische Geräte oder Wafer weiterverarbeitet werden.

Wie hierin verwendet sind "Wafersubstrate" oder "Substrate" in der Pluralform, jedoch werden die Ausdrücke verwendet um anzudeuten, dass ein oder mehrere Substrate eingesetzt werden können und dass "Wafer" auswechselbar verwendet werden kann mit "Substrat" oder "Wafer-Substrat". In gleicher Weise kann "Heizgeräte", "Aufnehmer", "Elektroden" oder "Heizelemente" in der Pluralform verwendet werden, jedoch werden die Ausdrücke verwendet, um anzudeuten, dass ein oder mehrere Gegenstände eingesetzt werden können.

Im Folgenden wird die Erfindung ausführlicher erklärt, beginnend mit der innersten Schicht des Heizgeräts und nach auswärts gehend, d.h. von dem Basissubstrat, der Elektrode, der ersten schützenden Überzugsschicht zu der oberen Überzugsschicht.

Basissubstrat: In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Basissubstrat, das aus einer einzigen Schicht besteht, wie in 1A veranschaulicht, für ein Basissubstrat 6 in der Form einer Scheibe, das die erforderliche Integrität ebenso wie die Maschinenverarbeitbarkeit in gewünschte Formen aufweist. In einer anderen Ausführungsform, wie in 1F veranschaulicht, ist das Basissubstrat nicht eine durchgehende Scheibenform, sondern ist in einer Spulenform für ein Spulenheizgerät 5 gemustert. Die 1G–1I sind Querschnitte von verschiedenen Ausführungsformen eines Heizgeräts mit einem spulenförmigen Basissubstrat.

Das Basissubstrat 6 ist dadurch charakterisiert, dass es hervorragende physikalische Eigenschaften, wie etwa Wärmewiderstandsfähigkeit und Stärke aufweist. In einer Ausführungsform umfasst das Basissubstrat eines der folgenden Materialien: Graphit, temperaturbeständige Metalle, wie etwa W, Übergangsmetalle, Selten-Erd-Metalle und Legierungen und Mischungen davon. In einer anderen Ausführungsform ist das Basissubstrat 6 ein gesintertes Material, das ferner Sinter-Hilfsstoffe, Metall- oder Kohlenstoffdotierungen und Verunreinigungen umfasst. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 6 ein gesintertes Material, das mindestens eines der folgenden um fasst: Oxid, Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus B, Al, Si, Ga, temperaturbeständigen Hartmetallen, Übergangsmetallen besteht; Oxide, Oxinitride aus Aluminium sowie Kombinationen davon. In noch einer anderen Ausführungsform umfasst das Basissubstrat 6 ein Material, das dadurch charakterisiert ist, dass es ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf die maschinelle Bearbeitbarkeit aufweist, wie etwa eine Mischung aus Bornitrid und Aluminiumnitrid, was dem Basissubstrat die erforderliche Integrität und ebenso auch die maschinelle Bearbeitbarkeit in gewünschten Formen verleiht.

Das Basissubstrat 6 besteht in einer Ausführungsform aus einem beliebigen der folgenden: ein aus Bornitrid gesintertes Teil oder ein gemischtes, aus Bornitrid und Aluminiumnitrid gesintertes Teil. In einer zweiten Ausführungsform umfasst das Basissubstrat eine Platte aus pyrolytischem Bornitrid, wie sie mittels eines CVD Prozesses ausgebildet worden ist. In einer Ausführungsform, wie in den 1D und 1E veranschaulicht, wobei die Vorrichtung in der Form eines Aufnehmers ist, umfasst das Basissubstrat 6 volumenförmiges Graphit.

In noch einer anderen Ausführungsform, wie in 2A veranschaulicht, umfasst das Basissubstat 6 eine mit einer ersten Überzugsschicht 6B beschichtete Kernbasisplatte 6A. Die Schicht 6B umfasst mindestens ein Nitrid, Carbid, Carbonitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die aus B, Al, Si, Ga, temperaturbeständigen Hartmetallen, Übergangsmetallen und Kombinationen davon besteht. In einer Ausführungsform umfasst die erste Überzugsschicht 6B pBN als eine Schutzschicht, die bis zu hohen Temperaturen von 1500°C oder mehr stabil ist. Die erste Überzugsschicht 6B kann auf der Basisplatte 6A durch Verfahren abgelagert werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, sich ausdehnendes thermisches Plasma (ETP), Ionenplattieren, chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasma-gestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD), metall-organische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) (auch genannt organo, metallische chemische Gasphasenabscheidung, OMCVD), metall-organische Dampfphasen-Epitaxie (MOVPE), physikalische Abscheidungsprozesse aus der Dampfphase, wie etwa Sputtern, Abscheidung mit reakti vem Elektronenstrahl (E-Strahl) und Plasmasprühen. Beispielhafte Prozesse sind ETP, CVD und Ionenplattieren. Die Dicke der ersten Überzugsschicht 6B kann in Abhängigkeit von der Anwendung und dem verwendeten Prozess, beispielsweise CVD, Ionenplattieren, ETP, etc., variiert werden, variierend von 1 μm bis einigen hundert μm in Abhängigkeit von der Anwendung. In einer Ausführungsform weist die Beschichtung 6B eine Dicke von größer als oder gleich etwa 10 Mikrometern (μm) auf. In einer anderen Ausführungsform ist die Dicke der Schutzschicht größer als oder gleich etwa 50 μm. In einer dritten Ausführungsform ist die Dicke größer als oder gleich etwa 100 μm. In noch einer anderen Ausführungsform beträgt die Dicke weniger als oder gleich etwa 500 μm.

Elektrodenschicht/Heizelement: In Ausführungsformen, in denen die Vorrichtung in der Form eines keramischen Heizgeräts ist, umfasst die Vorrichtung ferner eine Elektrodenschicht/ein Heizelement 7, wie in 1A veranschaulicht. In einer Ausführungsform enthält die Elektrode 7 ein beliebiges Mitglied aus der Gruppe: Gold, Platin, Silber, eine Mischung von Gold oder Platin und Silber, Titan, Wolfram, Tantal, pyrolytisches Graphit und pyrolytisches Graphit enthaltendes Bor und/oder Borcarbid, die in der Lage sind, Temperaturen von 1500°C oder mehr auszuhalten.

In einer Ausführungsform weist die Elektrode 7 eine Dicke von etwa 5–500 μm auf. In einer zweiten Ausführungsform weist sie eine Dicke von 10–300 μm auf. In einer dritten Ausführungsform weist die Elektrodenschicht eine Dicke von 30–200 μm auf. In einer vierten Ausführungsform ist die Dicke der Elektrode 7 im Bereich von 1–30 μm. In einer fünften Ausführungsform von 1–10 μm.

In einer Ausführungsform ist die Strukturbreite der Elektrode 7 im Bereich von 0,1 bis 20 mm. In einer zweiten Ausführungsform ist die Musterbreite 0,1 bis 5 mm. In einer dritten Ausführungsform von 5 bis 20 μm.

In einer Ausführungsform überdeckt die Elektrodenschicht 7 entweder die obere oder untere Oberfläche des Basissubstrats. In einer anderen Ausführungsform überdeckt die Elektrodenschicht 7 sowohl die obere als auch die untere Oberfläche des Basissubstrats 6, wie in den 1A und 1B veranschaulicht.

Es können verschiedene Verfahren zum Aufbringen der Elektrodenschicht 7 auf das Basissubstrat 6 eingesetzt werden, einschließlich physikalische Abscheidung aus der Dampfphase (PVD), Sputtern, Ionenplattieren, plasma-gestützte Gasphasenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung.

In einer Ausführungsform wird entweder die obere oder untere Elektrodenschicht 7 (oder sowohl die obere als auch die untere Elektrodenschicht) in ein vorbestimmtes Muster bearbeitet, beispielsweise in eine Spiralen- oder Serpentinengeometrie, wie in 2A gezeigt, um so einen elektrischen Strompfad auszubilden in der Form eines lang gestreckten, kontinuierlichen Streifens aus pyrolytischem Graphit mit gegenüberliegenden Enden (nicht gezeigt). Der elektrische Strompfad kann einer aus den folgenden sein: ein Spiralmuster, ein Serpentinenmuster, ein Helixmuster, ein Zickzackmuster, ein kontinuierliches Labyrinthmuster, ein spiralförmig gewickeltes Muster, ein Wirbelmuster, ein zufällig gefaltetes Muster und Kombinationen davon. Das Ausbilden des elektrischen Musters der Heizzonen, d.h. einen elektrisch isolierten Pfad einer Widerstandsheizung, kann durch im Stand der Technik bekannte Techniken ausgeführt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Feinstzerspanung, Mikro-Umspinnung, Laserschneiden, chemisches Ätzen oder Ätzen mittels Elektronenstrahl.

Die Elektrodenschicht 7 bildet beim Verbinden mit einem externen Netzteil (nicht gezeigt) ein Heizelement aus. In einer Ausführungsform definiert die Elektrode 7 eine Vielzahl von Elektrodenzonen zum unabhängig gesteuerten Heizen oder Kühlen von Objekten mit variierenden Größen, wobei jede Zone ein oder mehrere Elektrodenelemente 7 umfasst.

Schützende Überzugsschicht: In einer Ausführungsform des Heizgeräts wird das Basissubstrat mit einer Elektrodenschicht als nächstes mit einer ersten schützenden Überzugsschicht 8 beschichtet, wie in den 1B und 1C veranschaulicht. In der in 1E gezeigten Ausführungsform eines Aufnehmers wird die erste schützende Überzugsschicht 8 direkt auf das Basissubstrat 6 aufgebracht.

Die schützende Überzugsschicht 8 umfasst mindestens eines der folgenden: ein Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, bestehend aus: B, Al, Si, Ga, temperaturbeständigen Hartmetallen, Übergangsmetallen und Kombinationen davon; einem Zirkoniumphosphat mit hoher thermischer Stabilität, das eine NZP Struktur von NaZr₂(PO₄)₃ aufweist; eine Glas-Keramik-Zusammensetzung, die mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus den Elementen der Gruppe 2a, der Gruppe 3a und der Gruppe 4a der Periodentafel der Elemente besteht; eine Mischung von SiO₂ und einem gegenüber Plasma beständigen Material umfassend ein Oxid von Y, Sc, La, Ce, Gd, Eu, Dy oder dergleichen.

In einer Ausführungsform wird das Nitrid ausgewählt aus einem der folgenden: pyrolytisches Bornitrid pBN, mit Kohlenstoff dotiertes pBN, Aluminiumnitrid (AlN), mit Kohlenstoff dotiertes AlN, mit Sauerstoff dotiertes AlN, Aluminiumoxid, Aluminiumoxinitrid, Siliziumnitrid oder Komplexverbindungen davon. Wie das hierin benutzt wird, bezieht sich Aluminiumnitrid auf AlN, AlON oder Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist die schützende Überzugsschicht 8 eine einzelne Schicht aus AlN, AlON, Al₂O₃ oder Kombinationen davon. In einer anderen Ausführungsform ist es eine Mehrfachschicht umfassend mehrfache Beschichtungen desselben Materials, beispielsweise AlN, AlON, Al₂O₃ usw. oder mehrere verschiedene, nacheinander aufgebrachte Schichten von AlN, AlON, pBN, SiN usw.

Die schützende Überzugsschicht 8 kann mit einem beliebigen der folgenden Verfahren aufgebracht werden: ETP, Ionenplattieren, CVD, PECVD, MOCVD, OMCVD, MOVPE, Ionenplasma-Abscheidung, physikalische Abscheidungsvorgänge aus der Dampfphase, wie etwa Sputtern, Abscheidung mit reaktivem Elektronenstrahl (E-Strahl), Plasmasprühen und Kombinationen davon. Beispielhafte Prozesse sind ETP, CVD und Ionenplattieren.

Die Dicke der schützenden Überzugsschicht 8 variiert in Abhängigkeit von der Anwendung und den verwendeten Prozessen, beispielsweise CVD, Ionenplattieren, ETP etc. In einer Ausführungsform variiert die Schicht 8 (in ihrer Dicke) von 1 μm–500 μm. Längere Lebensdauern werden im Allgemeinen erwartet, wenn dickere Schutzschichten verwendet werden. In einer Ausführungsform weist die schützende Überzugsschicht 8 eine Dicke von 5 bis 500 μm auf. In einer zweiten Ausführungsform ist die Dicke größer als oder gleich etwa 100 μm. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Dicke weniger als oder gleich etwa 300 μm.

Obere Überzugsschicht: In einer in 1C veranschaulichten Ausführungsform ist die Vorrichtung ferner beschichtet mit einer über der oberen Oberfläche der Überzugsschicht 8 ausgebildete Überzugsschicht (oder überziehenden Schicht) 9. In einer Ausführungsform eines Aufnehmers wie in 1D, überdeckt die Überzugsschicht (oder überziehende Schicht) 9 direkt das darunter liegende Substrat 8. In noch einer anderen Ausführungsform eines Aufnehmers wie in 1E gezeigt, wird das Substrat 8 zunächst mit der ersten Überzugsschicht 8 beschichtet, dann mit der überziehenden Schicht 9.

Die oberste Überzugsschicht 9 wirkt als ein thermischer Verteiler und verbessert das Emissionsvermögen des Heizgeräts bei erhöhten Temperaturen, d.h. 1500°C oder höher, und vergrößert daher auch die Rate des strahlungsbedingten Wärmeübergangs. Dies wiederum hilft, die Betriebstemperatur des Heizgeräts zu verringern und verhindert daher die frühe Degradation des Heizgeräts. Die Überzugsschicht 9 wirkt ferner so, dass sie die Elektrode 7 vor mechanischer Beschädigung schützt.

In einer Ausführungsform wie in 2B veranschaulicht, ist die gesamte Heizgerätestruktur mit der hermetisch schützenden Schicht 9 überzogen (sowohl obere und untere Oberfläche), um die Heizgerätestruktur zu schützen, insbesondere die überziehende/isolierende Schicht 8, von Angriffen durch Plasma oder Chemikalien, die in dem Reinigungsprozess eingesetzt werden.

In einer Ausführungsform umfasst die Überzugsschicht 9 ein Material mit einer planaren thermischen Leitfähigkeit von mindestens dreimal der thermischen Leitfähigkeit des die Überzugsschicht 8 umfassenden Materials so dass die thermische Gleichförmigkeit auf dem Wafer verbessert wird. In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Überzugsschicht 9 ein Material mit einer planaren thermischen Leitfähigkeit von mindestens viermal der thermischen Leitfähigkeit der Überzugsschicht 8. In einer Ausführungsform umfasst die Überzugsschicht 9 ein Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von größer als 100 W/mK. In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Überzugsschicht 9 ein Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von gößer als 200 W/mK. In einer dritten Ausführungsform umfasst die Überzugsschicht 9 pyrolytisches Graphit ("PG"), das bei außergewöhnlich hohen Temperaturen gut funktioniert und das bis hinauf zu 2200°C stabil ist. Aufgrund der Art des Abscheidungsprozesses durch CVD nähert sich PG der theoretischen Dichte von 2,25 an und ist im Wesentlichen nicht porös.

Die Überzugsschicht 9 kann mittels eines beliebigen aus den folgenden abgeschieden werden: ETP, Ionenplattieren, CVD, PECVD, MOCVD, OMCVD, MOVPE, physikalische Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase, wie etwa Sputtern, Abscheidung mit reaktivem Elektrodenstrahl (E-Strahl), Plasmasprühen und Kombinationen davon.

Die Dicke der Überzugsschicht 9 variiert in Abhängigkeit von der Anwendung und dem eingesetzten Verfahren, beispielsweise CVD, Ionenplattieren, ETP usw. In einer Ausführungsform variiert die Dicke der Schicht 9 von 1 μm–500 μm. In einer zweiten Ausführungsform weist die Schutzüberzugsschicht 8 eine Dicke von 5 bis 500 μm auf. In einer dritten Ausführungsform ist die Dicke größer als oder gleich wie etwa 100 μm. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Dicke geringer als oder gleich etwa 300 μm.

In einer Ausführungsform weist die Überzugsschicht 9 eine mittlere Oberflächenrauhigkeit auf die Ra ≤ 0,05 μm erfüllt und eine maximale Oberflächenrauhigkeit, die Rmax ≤ 0,6 μm erfüllt. In noch einer anderen Ausführungsform weist die Schicht eine Oberflächenrauhigkeit von Ra in einem Bereich von >0,5 μm und <3 μm auf. In noch einer anderen Ausführungsform weist die Überzugsschicht eine mit einem Scheroskop ermittelte Härte in der A Richtung von 103 und in der C Richtung von 68 auf.

6 ist ein Schaubild, das die Ätzrate von verschiedenen Materialien in einer NF₃ Umgebung bei Raumtemperatur veranschaulicht. In 7 wird die Ätzrate von pyrolytischem Graphit (PG) verglichen mit der von anderen Materialien, einschließlich pyrolytischem Bornitrid (pBN) und gesintertem Aluminiumnitrid bei 400°C. Die Ätzraten von sowohl CVD AIN und PG zeigen Gewichtszunahmen, wenn sie mit anderen, in Heizgeräten im Stand der Technik häufig gebrauchten Materialien verglichen werden, d.h. Quarz, pyrolytisches Bornitrid, gesintertes AlN, die alle Gewichtsverluste aufgrund korrosiver Angriffe zeigen. In 7, die eine Fotografie eines Heizgeräts nach dem Stand der Technik darstellt, welches Heizgerät einen pBN Überzug auf einer PG Elektrodenschicht umfasst, nach einem Ätzen für 60 Minuten bei 400°C in einem durchgängigen entfernten NF₃ Plasma, wird die pBN Überzugsschicht schnell von der darunter liegenden PG Elektrode entfernt. Es wird jedoch angemerkt, dass die PG Elektrode in dem Ätzprozess intakt ist.

Neben dem Korrosionsproblem aufgrund des Ätzens sollte angemerkt werden, dass die Heizgeräte nach dem Stand der Technik, die eine pBN Überzugsschicht umfassen, eine relativ weiche Oberfläche aufweisen und zu einem gewissen Grad erodiert werden können, wenn ein Silizium-Wafer darauf angeordnet wird. Die erzeugten pBN Teilchen werden typischerweise auf der Rückseite des Wafers anhaften, was Probleme mit Verunreinigung und Ausrichtung in nachfolgenden Silizium-Wafer-Verarbeitungsschritten verursachen kann. Ein Heizgerät nach der Erfindung ist weniger anfällig für derartige Rückseitenprobleme aufgrund der Eigenschaft der äußeren Überzugsschicht, d.h. pyrolytisches Graphit ("PG") ist viel härter als pBN ("pyrolytisches Bornitrid), AlN, etc. Des Weiteren weist das Material eine sehr kleine Korngröße auf und selbst wenn Teilchen erzeugt werden, sind sie alle von einer relativ kleinen Größe (beispielsweise <0,1 Mikrometer), was wesentliche Probleme bewirkt. Darüber hinaus wären derartige Teilchen in einem Ozon oder Sauerstoffplasma-Reinigungsprozess leicht zu entfernen.

In Bezug auf die thermische Verteilung wird aufgrund der besonders hohen thermischen Leitfähigkeit in der Richtung innerhalb der Ebene und der niedrigen thermischen Leitfähigkeit in der Richtung durch die Ebene hindurch, eine PG Beschichtung auf einem Heizgerät dazu beitragen, beliebige thermische Nicht-Gleichförmigkeiten in der Heizgerätestruktur zu "verbreiten" oder zu verteilen, was eine gleichförmigere Oberflächentemperatur ergibt. Darüber hinaus ist das Heizgerät nach der Erfindung aufgrund des hohen Emissionsvermögens von pG (>0,7) im Vergleich zu dem von pBN (~0,4), ein effektiveres Strahlungsheizgerät.

Wie in den Figuren veranschaulicht, stellt die Überzugsschicht 9 eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, was es dem Heizgerät ermöglicht, widerstandsfähiger zu sein gegenüber Angriffen, die durch das Plasma bedingt sind und/oder den Fluor enthaltenden Reinigungschemikalien, die in vielen Halbleiterverarbeitungsschritten zum Reinigen von Reaktorkammern eingesetzt werden, und verlängert so die Lebensdauer des Heizgeräts. In einer Ausführungsform mit einer hermetischen Versiegelung einer schützenden Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit weist das Heizgerät eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 100 Ångström (10^–10 m)/Minute (Å/min) auf. In einer zweiten Ausführungsform weist es eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 50 Å/min auf. Wenn das Heizgerät weniger empfindlich gegenüber korrosiven Angriffen ist, erwartet man, dass sich weniger Teilchen von der Heizgeräteoberfläche lösen, dann gibt es weniger Kontaminationsprobleme als im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Heizgerät.

In einer Ausführungsform einer Heizgerätevorrichtung kann das Heizgerät 5 eine beliebige, für die Endnutzungsanwendung geeignete Form/Geometrie aufweisen. In einer Ausführungsform weist sie eine kreisförmige Plattenform auf, wie in 3A veranschaulicht. In einer anderen Ausführungsform kann sie eine polygonale Plattenform, eine zylindrische Form, eine Form einer kreisförmigen Platte aufweisen oder ein Zylinder mit konkaven oder konvexen Teilen sein. In noch einer anderen Ausführungsform, wie in 3B veranschaulicht, umfasst das Heizgerät eine Plattform zum Tragen des Wafers 13 und eine Welle 20, die sich davon und im Wesentlichen transversal zu der longitudinalen Achse der Plattform erstreckt. Mindestens ein Heizelement 7 heizt den von der Plattform getragenen Wafer 13 auf.

Obgleich die Rampenrate eines Heizgeräts in einem CVD Reaktor eine Funktion der folgenden Parameter ist: der verfügbaren Leistung, der Konfiguration des Heizers, dem Wafer-Durchmesser und dem Wafer-Abstand, ist das Heizgerät nach der vorliegenden Erfindung in der Lage, mit einer Anfahrrate von mindestens 20°C pro Minute aufzuheizen, und eine gleichförmige Erwärmung über die aufzuheizende Wafer-Oberfläche zu erlauben. In einer Ausführungsform weist das Heizgerät eine Anfahrrate von mindestens 30°C pro Minute auf. In einer anderen Ausführungsform eines Heizgeräts mit mehreren Bereichen weist das Heizgerät nach der Erfindung eine maximale Temperaturdifferenz über der Oberfläche von mindestens 75°C für zwei beliebige Punkte auf einer 300 mm Durchmesser großen Oberfläche auf. In einer zweiten Ausführungsform weist das Heizgerät eine maximale Temperaturdifferenz über der Oberfläche von mindestens 100°C für eine 300 mm Durchmesser große Oberfläche auf.

Es sei angemerkt, dass andere Komponenten in dem thermischen Modul oder der CVD Verarbeitungskammer eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Fluor-Plasma erfordern, wie etwa Wafer-Trägerschiffchen, Spulenheizer aus Graphit, der Fokusring, das Sockelbauteil zum Halten des Fokusrings und der elektrostatischen Spannvorrichtung, die Gasverteilerplatte, die oberhalb der elektrostatischen Spannvorrichtung definiert ist usw., in einer gleichen Weise wie das Heizgerät nach der Erfindung aufgebaut sein kön nen, d.h. mit einer Überzugsschicht, die Materialien umfasst, wie etwa PG mit Ätzwiderstandseigenschaften.

Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden, nicht begrenzenden Beispiele veranschaulicht.
Beispiele 1 und 2: Berechnungen aus der nu,erischen Strömungsdynamik (CFD) werden ausgeführt, um die thermischen Module (Heizgerätebauteile) zu modellieren. Das erste thermische Modul verwendet ein keramisches Heizgerät nach dem Stand der Technik ein wie in 4 veranschaulicht. Das zweite thermische Modul setzt eine Ausführungsform eines Heizgeräts nach der Erfindung, wie in 5 veranschaulicht. Die Module sollen eine einzelne 2'' Inch Wafer auf 1300°C mit einer Gleichförmigkeit von ungefähr ± 3°C aufheizen. Die Anforderung an die Gleichförmigkeit ist im Fall von metall-organischen chemischen Gasphasenabscheidungs (MOCVD)-Prozessen besonders streng. Daher beeinflusst jeder Grad Celsius Abweichung in der Temperaturgleichförmigkeit den Abscheidungsprozess. Die Temperaturgleichförmigkeit auf der Wafer-Oberfläche wird definiert als die Differenz zwischen der maximalen Temperatur und der minimalen Temperatur, wie sie durch neun über der Wafer-Oberfläche verteilt angeordneten Thermoelemente gemessen wird.
Wie in den Figuren gezeigt, wird der Wafer 13 angeordnet auf einem Aufnehmer 14, der sich dreht und der daher nicht in direktem Kontakt mit dem Heizer 5 sein kann. Die Basisplatte 30 umfasst Graphit mit einer PBN Beschichtung. PBN Reflektoren 20 umfassen zwei Schichten (sheets) und zwei Schalen (cups) mit einer Dicke von 0,7 mm. Mo Reflektoren 21 umfassen drei Lagen und ein Rohr, die jeweils eine Dicke von 0,2 mm aufweisen. In dem Zusammenbau erwärmt der Heizer 5 den sich drehenden Aufnehmer 14 durch Strahlungswärme und diese Wärme wird dann durch Wärmeleitung auf den Wafer übertragen.
Im Beispiel 1 ist der keramische Heizer 5 ein Strahlungsheizer aus dem Stand der Technik mit einer PBN Kernplatte mit einem Durchmesser von etwa 95 mm und einer Dicke von 2 mm, eine dünne strukturierte Elektrode aus pyrolytischem Graphit und eine Überzugsschicht umfassend PBN mit einer Dicke von 15 μm. Im Beispiel 2 ist der Heizer aus dem Beispiel 1 nach dem Stand der Technik ferner mit einer oberen Überzug umfassend pyrolytisches Graphit mit 40 μm Dicke versehen.
Ein dreidimensionales Modell (mit einer Maschengröße von 0,87 Millionen Zellen) wird für die thermische Simulation des Heizgerätebauteils der Beispiel 1 und 2 konstruiert: Das Strahlungsmodell mit diskreten Ordinaten (DO-Modell) (Discrete Ordinates Radiation Model) wird verwendet, um die Oberfläche zu modellieren hinsichtlich Oberflächenstrahlung zwischen vielfältigen Teilkomponenten des thermischen Moduls unter zwei in Prozesskammern normalerweise bzw. gewöhnlich erfahrenen Temperaturbereichen: 1) Wenn die Umgebungstemperatur innerhalb der Prozesskammer auf 500°C ist; und 2) wenn die Umgebungstemperatur innerhalb der Prozesskammer 800°C beträgt. Darüber hinaus werden Benutzer-Subroutinen entwickelt, um die Joule-Erwärmungheizung innerhalb des Heizgeräts zu modellieren und um den elektrischen Widerstand von Graphit als eine Funktion der Temperatur zu modellieren.
Tabelle 1 stellt Daten dar, die aus dem CFD Modell für die zwei Beispiele erhalten wurden: Tabelle 1
In Beispiel 1A mit dem Heizer nach dem Stand der Technik, wenn der Wafer auf die Zieltemperatur von ungefähr 1300°C aufgeheizt ist, wird die gemittelte Heizgerätetemperatur zu ungefähr 1933°C vorhergesagt. Jedoch kann eine PBN Oberfläche Temperaturen von mehr als 1800°C inhärent nicht aushalten, so dass man bei diesem Temperaturpunkt (von 1933°C) und darüber hinaus vollständig erwartet, dass die PBN Oberfläche des Heizgeräts gemäß dem Stand der Technik beginnt, Risse zu bekommen, was bewirkt, dass das Heizgerät versagt. In Beispiel 1B ebenfalls mit dem Heizgerät gemäß dem Stand der Technik und mit einer Umgebungstemperatur von 800°C, wenn das Heizgerät auf eine Zieltemperatur von 1300°C aufgeheizt wird, erreicht die mittlere Heizertemperatur 1851°C, mit denselben Effekten, die für das Heizgerät nach dem Stand der Technik mit der PBN Oberfläche erwartet werden, die nicht in der Lage sind, Temperaturen von >1800°C auszuhalten.
In den Beispielen 2A und 2B wird unter Benutzung des Heizgeräts gemäß der Erfindung der Wafer erneut auf dieselbe Zieltemperatur von 1300°C aufgeheizt. In Beispiel 2A wird eine gemittelte erforderliche Heizertemperatur von 1800°C vorhergesagt. Das Modell zeigt eine klare Verbesserung bezüglich der thermischen Gleichförmigkeit auf der Wafer-Oberfläche aufgrund der außergewöhnlich besseren planaren thermischen Leitfähigkeit der oberen Schicht aus pyrolytischem Graphit. Die Verbesserung ist in der Größenordnung von 2–3°C, was in einem MOCVD Prozess aufgrund der strengen Gleichförmigkeitserfordernisse in derartigen Prozessen immer noch sehr kritisch ist. Es soll angemerkt werden, dass die 2–3°C Veränderung zu einer Verbesserung der Temperaturgleichförmigkeit in dem Wafer von etwa 15–20% führt.
Im Beispiel 2B sagt das Modell eine gemittelte erforderliche Heizgerätetemperatur von etwa 1743°C vorher, was unterhalb der kritischen Betriebstemperatur der pBN oberflächenbeschichteten Heizgeräte aus dem Stand der Technik ist. Das Modell sagt ferner eine Verbesserung in der thermischen Gleichförmigkeit auf der Wafer-Oberfläche in der Größenordnung von 2–3°C vorher.
Die CFD Daten zeigen, dass eine obere Beschichtung aus PG Material auf einem PBN Heizer insbesondere für Hochtemperaturanwendungen, wie etwa MOCVD geeignet ist. Ein Heizer, der mit einem Überzugsmaterial, wie etwa PG, beschichtet ist, kann ungefähr 100–150°C unterhalb des Heizers ohne einem PG Überzug betrieben werden, und beide werden immer noch dieselbe Aufnehmertemperatur erreichen. Dieser Unterschied in den Betriebstemperaturen des Heizers ist sehr kritisch, insbesondere wenn es erforderlich ist, dass das Heizgerät um die zulässige Scheitelpunkttemperatur von 1800°C herum betrieben werden muss.
Beispiel 3: In diesem Beispiel wird ein keramischer Strahlungsheizer nach dem Stand der Technik in einem umschlossenen thermischen Modul 90, wie in den 9A–9B veranschaulicht experimentell getestet. In 9A weist der keramische Heizer 5 eine pBN Kernplatte mit einem Durchmesser von etwa 40 mm und eine Dicke von 2 mm auf, eine dünne, strukturierte Elektrode aus pyrolytischem Graphit und eine Überzugsschicht umfassend pBN mit einer Dicke von 0,15 mm auf. Das umschlossene thermische Modul weist einen Umgebungsdruck von 30 Pa (nahe an Vakuumbedingung) auf. Das Heizgerät 5 ist umgeben von konzentrischen Zylinderrohren (90 mm im Durchmesser) umfassend pBN 93, Mo 94 und Graphit 95, die als Strahlungsschilde fungieren. In 9B ist eine Stapelung von Reflektorplatten 97 umfassend pBN und Mo unterhalb des Heizgeräts angeordnet, um dazu beizutragen, die Wärme zu konservieren, indem sie in Richtung auf den Graphitaufnehmer 91 reflektieren; dieser Aufnehmer ist 3–5 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Heizers angeordnet. Der Aufnehmer mit einem Durchmesser von 55 mm wird nur durch thermische Strahlung erwärmt.
Ein Wafer wird auf dem Aufnehmer, der sich dreht und der nicht in direktem Kontakt mit dem Heizgerät sein kann, angeordnet. In der Heizeranordnung werden zwei Thermoelemente verwendet, einer zum Messen der Mittentemperatur des Heizers und der andere zum Messen der Mittentemperatur des Aufnehmers. In dem Experiment wird die Heizleistung gleichmäßig erhöht und die Heiztemperatur beginnt, ausgehend von Raumtemperatur mit 25°C anzusteigen, wobei die Heizleistung bis ungefähr 1170 Watt (Heizerspannung = 65 V und Heizstrom = 18 A) erhöht wird.
Bei dieser Leistungseinstellung beträgt die gemessene Heizertemperatur 1700°C und die gemessene Aufnehmertemperatur beträgt 1100°C.
Beispiel 4: Dieses Bespiel verkörpert eine Wiederholung des Beispiels 3, mit der Ausnahme, dass ein Heizer nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In diesem Beispiel liegt ein Keramikheizer vor mit einem Durchmesser von 40 mm mit einer PBN Kernplatte mit einem Durchmesser von etwa 40 mm und einer Dicke von 2 mm, einer dünnen, strukturierten Elektrode aus pyrolytischem Graphit und eine Überzugsschicht umfassend PBN mit einer Dicke von 0,15 mm. Über diesen Überzug wird der Heizer ferner mit einem oberen Überzug mit pyrolytischem Graphit von etwa 40 μm Dicke versehen.
Tabelle 2 gibt Daten wieder, die aus dem Betrieb der thermischen Module der Beispiele 3 und 4 beim Heizen des Aufnehmers auf etwa 1700°C erhalten worden sind. Die Daten werden auch in den 10A–10B, die die Anfahrtests der beiden Heizgeräte vergleichen, veranschaulicht. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 veranschaulicht, wenn beide Heizgeräte auf die gleiche Temperatur von 1700°C eingestellt werden, ist (die Temperatur des) Aufnehmers für den Heizer nach der Erfindung (Beispiel 4 – PG überzogener PBN Heizer) ~300°C höher als die mit dem Heizer aus dem Stand der Technik (Beispiel 3 – PBN Heizer) erhaltene Auf nehmer T. Ein thermisches Modul weist ein größeres Strahlungsvermögen auf, wenn man für dieselbe eingestellte Heiztemperatur eine höhere Aufnehmertemperatur erzielen kann, und das entspricht dem, was beobachtet worden ist.
Eine andere Weise, um dieses Strahlungsvermögen zu betrachten ist, dass es der Heizer nach der Erfindung ermöglicht, bei einer niedrigeren Temperatur (beispielsweise weniger als 1500°C oder ~1400°C) betrieben zu werden, um sich an die Aufnehmertemperatur von 1100°C des Heizers aus dem Stand der Technik anzupassen, im Gegensatz zu dem Heizer nach dem Stand der Technik, der auf 1700°C betrieben werden muss. Auf diese Weise kann, um dieselbe Wafer-Zieltemperatur zu erreichen, der Heizer nach der vorliegenden Erfindung auf einer niedrigeren Temperatur betrieben werden als der Heizer aus dem Stand der Technik. Dieser Faktor trägt ferner dazu bei, die Lebensdauer des keramischen Heizers zu verlängern, genauso wie mit einer niedrigeren Betriebstemperatur.
Es ist auch beobachtet worden, dass der Heizer nach der Erfindung auch ein glatteres/gleichförmigeres Temperaturprofil auf der Aufnehmeroberfläche zeigt, das eine Verbesserung von etwa 15–20% in Bezug auf den Heizer aus dem Stand der Technik aufweist.
Beispiel 5: In diesem Experiment wird, nachdem ein mit pyrolytischem Graphit überzogener Heizer einem entfernt liegenden NF₃ Plasma bei Temperaturen im Bereich von 400°C bis 600°C ausgesetzt worden ist, eine Nettogewichtszunahme beobachtet. Die Gewichtszunahme beträgt ungefähr 0,02 g pro 1 Stunde bei kontinuierlichem Aussetzen an ein entfernt liegendes NF₃ Plasma für eine Probe mit einer exponierten Fläche von ungefähr 151 cm². Aus einer energiedispersiven spektroskopischen (EDS) Analyse der Oberfläche der mit NF₃ geätzten PG Proben wird gefunden, dass die Gewichtszunahme von der Ausbildung einer Reaktionsschicht aus Fluorkohlenstoff auf der Oberfläche des PG herrührt. Aus einer weiteren Analyse mittels Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie (XPS) mit einem hoch aufgelösten C(1s) Spektrum, wird gefunden, dass die Fluor- Reaktionsschicht auf der PG Oberfläche hauptsächlich aus CF₂ besteht. Nach dem Aufheizen in Vakuum verdampft die Mehrheit der Fluorkohlenstoffe.
Aus dem Experiment kann die pro Zeiteinheit während der Ausbildung der Fluorkohlenstoffschicht tatsächlich verbrauchte PG berechnet werden. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 3 unten veranschaulicht. Wie gezeigt, weist die Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit eine Gewichtszunahme von 0,02 g pro 1 Stunde für eine 151 cm² Probe, entsprechend einer PG Verbrauchsrate von ungefähr 0,19 μ pro Stunde (oder 31 Å/min) auf. Dies ist mit einer Ätzrate für pyrolytisches Bornitrid von ~1E6 Å/min vergleichbar. Tabelle 3
Beispiel 6: Wenn eine der Proben aus dem Experiment 5 mit dynamischer XPS analysiert wird, d.h. Tiefenanalyse über Zyklen zwischen Argon-Sputtern und XPS Analyse, wird gefunden, dass die Schicht aus Fluorkohlenstoff, die sich während eines Zeitraums von 60 Minuten auf der Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit bei kontinuierlicher Bloßstellung an ein NF₃ Plasma aufgebaut hat, dicker als 500 Ångström ist. Nach dem Heizen wird in dem pyrolytischen Graphit eine kleine Menge von F (<10%) gefunden.
Beispiel 7: Eine Probe aus Experiment 5 (nach dem Ätzen) wird einer Temperatur von 700°C für 2 Stunden in Vakuum ausgesetzt; es wird gefunden, dass die Dicke der Fluorkohlenstoffschicht wesentlich verringert ist. Diese Ergebnisse werden auch durch EDS und XPS Analysen bestätigt. Dies weist darauf hin, dass die Fluorkohlenstoffschicht nur bei hohen Temperaturen (400–600°C) stabil ist, wenn eine genügend hohe Konzentration von atomarem Fluor in der Gasphase in der Nähe der Oberfläche der Probe vorhanden ist. Wenn die Fluorkonzentration absinkt, dann wird die Verdampfung der Fluorkohlenstoffschicht bevorzugt.
Beispiel 8: Das Experiment 5 wird wiederholt und eine Probe wird kontinuierlich für fünf Stunden (anstelle von einer Stunde) auf 400°C geätzt. Die gemittelte PG Verbrauchsrate (Ätzrate) ist niedriger als die, die in Experiment 5 (1 Stunden Experiment) angewandt worden ist – wie in 11 veranschaulicht. Das Experiment veranschaulicht, dass die Fluorierung anfänglich schnell stattfinden wird, wenn nur eine native bzw. frisch erzeugte PG Oberfläche vorliegt. Nachdem sich jedoch eine gewisse Dicke der Fluorkohlenstoffschicht aufgebaut hat, muss Fluor durch diese Fluorkohlenstoffschicht hindurch diffundieren, bevor es neues pyrolytisches Graphit findet, das fluoriert werden kann. Ab einem gewissen Punkt ist die Fluorierungsrate begrenzt durch die Fluordiffusionsrate.
Beispiel 9: Dieses Experiment besteht darin, zu untersuchen, ob die Effekte der Fluordiffusionsrate die PG Fluorination weiter begrenzen. Eine Probe mit einem PG Überzug wird für 1 Minute bei einer Temperatur von 600°C geätzt, dann wird das Plasma für 1 Minute ausgeschaltet, während das PG auf einer Temperatur von 600°C gehalten wird. Dieser Zyklus wird 60 Mal wiederholt, um sicherzustellen, dass die gesamte Plasma-Exponierungszeit 1 Stunde beträgt. Die gemittelte PG Verbrauchsrate dieses Experiments wird mit einer Probe verglichen, die vorher kontinuierlich für 60 Minuten geätzt worden ist. Wie in 12 veranschaulicht, zeigen die Ergebnisse, dass die gemittelte Ätzrate in dem Fall des gepulsten Ätzens höher ist als in dem Fall des kontinuierlichen Ätzens.
Dies wird wie folgt erklärt. Im Fall des gepulsten Ätzens baut die Überzugsschicht anfänglich während der einen Minute, in der das NF₃ Plasma eingeschaltet ist, eine Fluorkohlenstoffschicht auf. Wenn dann das NF₃ Plasma ausgeschaltet wird, verdampft die vorher ausgebildete Fluorkohlenstoffschicht teilweise (ähnlich wie in Beispiel 7). Wenn dann das Plasma wieder eingeschaltet wird, steht dem Fluor eine dünnere Fluorkohlenstoffschicht gegenüber, es diffundiert schneller und braucht das PG daher schneller auf – wohingegen im Fall des kontinuierlichen Ätzens die Fluorkohlenstoffschicht weiterhin mit der Zeit anwächst und auf diese Weise die PG Fluorierungsrate verlangsamt. So ätzt das gepulste Experiment für die gleiche Gesamt-Exponierungszeit schneller. Jedoch ist die Verdampfungsrate des Fluorkohlenstoffs offensichtlich langsam genug, um zu bewirken, dass das gepulste Experiment nur marginal schneller ist.
Beispiel 10: Im Vergleich der kontinuierlichen NF₃ Plasmaätzraten von PG bei 400°C und 600°C (siehe 11 und 12), besteht nur eine relativ kleine Zunahme in der Ätzrate. Zusätzlich ist die Ätzrate bei 600°C immer noch wohl unterhalb 50 Å/min. Wie gezeigt, würde es der Heizer nach dieser Erfindung ermöglichen, den Reaktor zu reinigen, während der Heizer auf einer Temperatur von 600°C gehalten wird.
Beispiel 11: In dem Fall, dass es unerwünscht ist, dass eine Schicht aus Fluorkohlenstoff im Kontakt mit der Rückseite des Wafers steht, wird nach dem Reinigen und vor dem Einbringen eines neuen Wafers in den Reaktor, ein kurzer Abscheidungslauf in der Waferkammer ausgeführt, um die Kammer abzuhärten und eine dünne Beschichtung auf den Wänden und dem Heizer abzulagern. Alternativ wird nach dem Reinigen die Reaktorkammer mit einem sehr kurzen Sauerstoffstoß, der ein Plasmaätzen enthält, gespült, um die Fluorkohlenstoffschicht von der Oberfläche des Substrathalters nach der Erfindung zu entfernen. In einem anderen Beispiel wird die Heizervorrichtung während einer kurzen Zeit im Vakuum belassen, um die Fluorkohlenstoffschicht von der Oberfläche von selbst verdampfen zu lassen.
Diese schriftliche Beschreibung bedient sich an Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich dem besten Modus zu ihrer Ausführung, und auch um jedem Fachmann in dem technischen Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert und kann andere Beispiele mit einschließen als diejenigen, die sich dem Fachmann offenbaren. So wird beabsichtigt, dass andere Beispiele innerhalb des Schutzumfangs der Patentansprüche sind, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht vom Wortlaut der Patentansprüche abweichen, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden vom Wortlaut der Patentansprüche enthalten.
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der US Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/771,745 mit einem Einreichungsdatum vom 9. Februar 2006; und der US Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/744,741 mit einem Einreichungsdatum vom 12. April 2006. Diese Patentanmeldungen werden durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen.
Darüber hinaus werden alle hierin bezeichneten Fundstellen durch Verweis hierin ausdrücklich in die vorliegende Offenbarung mit aufgenommen.

Claims

Eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Wafer-Verarbeitungskammer, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Basissubstrat mit einem der folgenden: Graphit; feuerfeste Metalle, Übergangsmetalle, Selten-Erd-Metalle und Legierungen davon; ein gesintertes Material einschließlich mindestens einem der folgenden: ein Oxid, Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus B, Al, Si, Ga, feuerfesten Hartmetallen, Übergangsmetallen besteht; Oxid, Oxinitrid aus Aluminium; und Kombinationen von diesen; wobei das Basissubstrat mit einer Überzugsschicht mit einer thermischen Leitfähigkeit von größer als 100 W/mK beschichtet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein Heizgerät verkörpert, welches ferner umfasst: ein Heizelement mit dem das Basissubstrat überlagernde, pyrolytische Graphit; eine erste Überzugsschicht, die das Heizelement und das Basissubstrat beschichtet, wobei die Schicht mindestens eines der folgenden umfasst: ein Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid der Elemente, die ausgewählt sind aus einer Gruppe die aus B, Al, Si, Ga, feuerfesten Hartmetallen, Übergangsmetallen und Kombinationen davon besteht; wobei die erste Überzugsschicht beschichtet ist mit der Überzugsbeschichtung mit einer thermischen Leitfähigkeit von größer als 100 W/mK.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei die Überzugsbeschichtung eine planare thermische Leitfähigkeit von mindestens dreimal der planaren thermischen Leitfähigkeit der ersten Überzugsschicht aufweist.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die erste äußere Überzugsschicht mindestens eines der folgenden umfasst: pyrolytisches Bornitrid, Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid, Aluminiumoxinitrid, Siliziumnitrid oder Komplexverbindungen daraus.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Vorrichtung ein Aufnehmer bzw. Suszeptor ist, wobei das Basissubstrat Graphit umfasst und die Überzugsschicht pyrolytisches Graphit umfasst.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Überzugsschicht ein Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von größer als 200 W/mK umfasst.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Überzugsschicht pyrolytisches Graphit ("PG") umfasst und wobei die Überzugsschicht mittels eines der folgenden Verfahren ETP, Ionenplattierung, Ionenplasmabeschichtung, CVD, PECVD, MOCVD, OMCVD, MOVPE, Elektronenstrahlablagerung, Plasmasprühen und Kombinationen davon aufgebracht worden ist.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 100 Ångström/min aufweist.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Vorrichtung ein Heizgerät ist, das in der Lage ist, mit einer Anfahrrate von mindestens 20°C pro Minute aufzuheizen.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2–9, wobei: das Basissubstrat Graphit umfasst; das auf dem Basissubstrat aufgebrachte Heizelement pyrolytisches Graphit umfasst, die erste äußere Überzugsschicht mindestens ein Nitrid ausgewählt aus der Grupe Bornitrid und Aluminiumnitrid umfasst; die Überzugsschicht pyrolytisches Graphit mit einer Dicke zwischen 1 μm bis 500 μm umfasst.
Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basissubstrat, das eines der folgenden umfasst: Graphit; feuerfeste Metalle, Übergangsmetalle, Selten-Erd-Metalle und deren Legierungen, ein gesintertes Material, das mindestens eines der folgenden enthält: ein Oxid, Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die aus B, Al, Si, Ga, feuerfesten Hartmetallen, Übergangsmetallen besteht; Oxid, Oxinitrid von Aluminium und Kombinationen davon, mit einer Überzugsschicht aufweisend eine thermische Leitfähigkeit größer als 100 W/mK beschichtet wird.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10 in einem thermischen Modul zur Verwendung in einem Hochtemperaturhalbleiterprozess, wie etwa MOCVD.
Eine Plasma-Verarbeitungskammer zum Verarbeiten von mindestens einem Halbleiter-Wafer, die Plasma-Verarbeitungskammer umfassend: mindestens ein keramisches Heizgerät zum Aufheizen des Wafers; eine über der elektrostatischen Spannvorrichtung definiert ist; einen Sockel zum Halten der elektrostatischen Spannvorrichtung; eine selektiv mit der Kammer kommunizierende Quelle für Reinigungsgas; wobei mindestens eines der folgenden: das Heizgerät, die Gasverteilungsplatte und der Sockel eine Oberfläche aufweist, die mit einer Überzugsschicht umfassend pyrolytisches Graphit beschichtet ist, und wobei die Quelle des Reinigungsgases NF₃ und Cl₂ umfasst.
Die Plasma-Verarbeitungskammer nach Anspruch 13, wobei das Heizgerät mit der Überzugsschicht umfassend pyrolytisches Graphit beschichtet ist, und wobei das Heizgerät umfasst: ein Basissubstrat, das eines der folgenden umfasst: Graphit; feuerfeste Metalle, Übergangsmetalle, Selten-Erd-Metalle und deren Legierungen, ein gesintertes Material einschließlich mindestens eines der folgenden: Oxid, Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die B, Al, Si, Ga, feuerfeste Hartmetalle, Übergangsmetalle enthält; Oxid, Oxinitrid des Aluminiums; und deren Kombinationen, ein Heizelement umfassend auf dem Basissubstrat aufgebrachtes pyrolytisches Graphit, eine erste äußere Beschichtung, die mindestens eines der folgenden Bestandteile umfasst: ein Nitrid, Carbid, Kohlenstoffnitrid oder Oxinitrid von Elementen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die B, Al, Si, Ga, feuerfeste Hartmetalle, Übergangsmetalle und deren Kombinationen, enthält; wobei die Überzugsschicht aus pyrolytischem Graphit die darunter liegende erste Überzugsschicht, das Heizelement und das Basissubstrat vor dem Reinigungsgas schützt, so dass das Heizgerät eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 100 Å/min aufweist.
Die Plasma-Verarbeitungskammer nach einem der Ansprüche 11–12, wobei das Heizgerät eine Ätzrate in NF₃ bei 600°C von weniger als 50 Å/min aufweist.