DE102013012082A1 - Device for the thermal treatment of a semiconductor substrate, in particular for applying a coating - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Halbleitersubstrates (15) mit einem den Boden einer Prozesskammer (1) bildenden, von einer Heizung (3) beheizbaren Suszeptor (2), der einen eine zur Prozesskammer (1) weisende Oberseite (5) aufweisenden Substratträgersockel (4) aufweist, mit einem auf dem Substratträgersockel (4) aufsetzbaren Transportring (6), der eine eine Ringöffnung (7) umgebende Tragschulter (9) aufweist zur tragenden Unterstützung des Randes (17) eines sich über die Ringöffnung (7) erstreckenden Substrates (15), wobei das Substrat (15) durch Wärmetransport vom Substratträgersockel (4) und durch den Transportring (6) hindurch beheizbar ist. Um die Temperaturhomogenität der Substratoberfläche zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Ringöffnung (7) von einer Platte (12) ausgefüllt wird, die zwischen Substrat (15) und Substratträgersockel (4) liegt. Insbesondere sollen laterale Temperaturgradienten vermieden werden.The invention relates to a device for the thermal treatment of a semiconductor substrate (15) having a susceptor (2) which can be heated by a heater (3) forming the bottom of a process chamber (1) and which has an upper side (5) facing the process chamber (1) Substrate carrier base (4), with a on the substrate support base (4) attachable transport ring (6) having a ring opening (7) surrounding the support shoulder (9) for supporting support of the edge (17) extending over the annular opening (7) Substrate (15), wherein the substrate (15) can be heated by heat transfer from the substrate carrier base (4) and through the transport ring (6). In order to increase the temperature homogeneity of the substrate surface, it is proposed that the ring opening (7) be filled by a plate (12) which lies between substrate (15) and substrate carrier base (4). In particular, lateral temperature gradients should be avoided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Halbleitersubstrates mit einem den Boden einer Prozesskammer bildenden, von einer Heizung beheizbaren Suszeptor, der einen eine zur Prozesskammer weisende Oberseite aufweisenden Substratträgersockel aufweist, mit einem auf dem Substratträgersockel aufsetzbaren Transportring, der eine eine Ringöffnung umgebende Tragschulter aufweist zur tragenden Unterstützung des Randes eines sich über die Ringöffnung erstreckenden Substrates, wobei das Substrat durch Wärmetransport durch den Substratträgersockel und den Transportring beheizbar ist.The invention relates to a device for the thermal treatment of a semiconductor substrate with a bottom of a process chamber forming, heatable by a heater susceptor having an upper side facing the process chamber substrate carrier base, with an attachable to the substrate support base transport ring having a surrounding a ring opening support shoulder for supporting the edge of a substrate extending over the ring opening, wherein the substrate can be heated by heat transport through the substrate carrier base and the transport ring.
Eine Vorrichtung der vorbezeichneten Art wird in der
Aus der
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturhomogenität der Substratoberfläche zu erhöhen. Insbesondere sollen laterale Temperaturgradienten vermieden werden.The object of the invention is to increase the temperature homogeneity of the substrate surface. In particular, lateral temperature gradients should be avoided.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei zunächst und im Wesentlichen vorgeschlagen wird, dass die Ringöffnung von einer Platte ausgefüllt wird. Es handelt sich dabei um eine Mittelplatte, die im Zentrum des Rings liegt und deren Rand bis an den Öffnungsrand der Ringöffnung ragt. Die Materialstärke der Platte ist bevorzugt nur geringfügig kleiner, als der Abstand zwischen Substratunterseite und Oberseite des Substratträgersockels. Die Wärmeübertragungseigenschaft der auf dem Substratträger aufliegenden Platte ist an die Wärmeübertragungseigenschaft des auf dem Substratträgersockel aufliegenden, die Tragschulter ausbildenden Abschnitt des Transportrings angepasst. Zufolge dieser Anpassung hat die Aufheizung des Substratträgersockels durch eine unterhalb des Substratträgersockels angeordnete Heizung zur Folge, dass die Oberflächentemperatur des Substrates in der Substratmitte im Wesentlichen dieselbe ist, wie im Substratrandbereich. Der Sockel kann in einer Tasche eines Suszeptors einliegen, unterhalb dessen die Heizung angeordnet ist. Bei der Heizung kann es sich um eine Infrarotheizung, eine RF-Heizung oder um eine Widerstandsheizung handeln, die den Suszeptor aufheizt. In die Tasche, in der der Substratträgersockel einliegt, kann ein Traggasstrom eingespeist werden, der den kreisscheibenförmigen Substratträgersockel in einer Schwebestellung hält und den Substratträgersockel drehantreibt. Der Substratträgersockel kann eine ebene Oberseite aufweisen, auf der der Transportring und die Mittelplatte liegt. Der Ringspalt zwischen der Umfangswandung der Mittelplatte und der Ringöffnung kann so gewählt sein, dass ein Wandabschnitt der Mittelplatte bereichsweise untergriffen wird, so dass die Mittelplatte zusammen mit dem Transportring vom Substratträgersockel entfernbar ist. Dies kann mit einem Greifarm eines Endeffektors erfolgen. Der Greifarm kann gabelartige Greifstege aufweisen, die den Randbereich des Tragrings untergreifen. Wird der Tragring angehoben, so wird der Rand der Mittelplatte von einem Abschnitt des Öffnungsrandes der Tragplatte untergriffen, so dass das gesamte Ensemble, welches das Substrat trägt, aus der Prozesskammer entnommen werden kann. Es erweist sich hierbei als vorteilhaft, dass die Mittelplatte eine Wärmespeicherfunktion ausüben kann. Wird das Substrat aus einer Prozesskammer herausgenommen, kühlen sich Randbereich und Zentralbereich des Substrates im Wesentlichen gleichmäßig ab, da während des Transportes sowohl der Randbereich als auch der Zentralbereich des Substrates oberhalb eines warmen Körpers liegt, nämlich oberhalb der erwärmten Mittelplatte und oberhalb des Transportrings. Es ist vorteilhaft, wenn nahezu der gesamte von der Öffnungswandung der Ringöffnung umgebene Raum von der Mittelplatte ausgefüllt wird. Der Transportring und die Platte können auf der Oberseite eines Substratträgersockels aufliegen. Die Oberseite des Substratträgersockels kann eine Vertiefung besitzen, die so gestaltet ist, dass mit ihr ein Abstandsfreiraum zur Unterseite der Mittelplatte entsteht. Hierdurch ergibt sich eine großflächige, ergänzende Wärmeübertragungszone, mit der der Wärmefluss vom Substratträgersockel zum Substrat feineinstellbar ist. Die Mittelplatte kann sich dabei auf einem Randabschnitt dieser Vertiefung abstützen. Es ist aber auch möglich, dass sich die Mittelplatte auf einem radial nach innen weisenden Vorsprung der Wandung der Ringöffnung abstützt. Die Erfindung umfasst auch solche Anordnungen, bei denen die Mittelplatte nicht vom Tragring getragen werden kann, so dass die Mittelplatte beim Anheben des Substratträgerrings auf dem Substratträgersockel liegen bleibt. Wesentlich ist aber die Fuge zwischen Unterseite der Mittelplatte und der Oberseite des Substratträgersockels, die eine Wärmeübertragungsbarriere vom Substratträgersockel zur Mittelplatte bildet, die im Wesentlichen der Wärmeübertragungsbarriere entspricht, die die Fuge zwischen Unterseite des Tragrings und Oberseite des Substratträgersockels bildet. Die Platte bildet gewissermaßen einen Füllkörper, der die Wärmeübertragung modifiziert. Die radiale Erstreckung der Mittelplatte unterliegt einem großen Variationsspektrum. So sind Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen lediglich der Zentralbereich des Substratträgersockels von einer Platte überdeckt wird und mehr als 50 Prozent des Radialbereichs vom Transportring überdeckt wird. Zumindest eine kleine Ringöffnung ist aber notwendig, um das Substrat vom Transportring zu trennen. Hierzu wird der Transportring, wie beim eingangs genannten Stand der Technik auch beschrieben, über Stifte gesetzt, die durch die Ringöffnung hindurchtreten und das Substrat abstützen, so dass es von den Armen eines weiteren Greifers randseitig unterfasst werden kann. Wird die Mittelplatte zusammen mit dem Transportring vom Substratträgersockel gehoben, so wird diese Anordnung ebenfalls auf eine Vertikalstiftanordnung aufgesetzt. Dabei stützt sich die Mittelplatte auf zentrale Vertikalstifte ab. Beim weiteren Herabsenken des den Transportring randseitig fassenden Greifers entfernt sich die Tragschulter vom Rand des Substrates, so dass der Rand des Substrates von den Greifarmen eines weiteren Greifers untergriffen werden kann, mit denen das Substrat von der Mittelplatte abgehoben werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Mittelplatte einen maximalen Durchmesser besitzen, so dass nur ein zum Tragen des Substrates erforderlicher Rand des Substrates auf einer Tragschulter des Transportrings aufliegt. Der Substratträgersockel kann drehangetrieben werden. Hierzu kann ein Zentrierzapfen aus dem Boden einer Aufnahmetasche ragen. Dieser Zentrierzapfen kann eine Öffnung des Substratträgersockel durchragen und bis in eine Öffnung der Mittelplatte hineinragen. Mit dem Zentrierzapfen ist somit eine Zentrierung der Mittelplatte möglich. Eine Zentrierung des Substrates beziehungsweise der Mittelplatte kann mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, wie sie die
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to accompanying drawings. Show it:
Die
Bei den in den
Radial einwärts des Vorsprungs
Zwischen der Tragschulter
Mit der Heizung
Die Platte
Die Wärmeübertragungseigenschaft des Transportrings
Das Substrat
Bei den in den
Die in den
Mit dem in der
Die Figuren zeigen darüber hinaus einen dem Boden der Tasche
Bei den in dem
Die in den
Bei den in den
Bei dem in
Die
Das Substrat
Die in den
Der Transport der Platte
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wurde auch das Temperaturverhalten des Substrates während des Transportes gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Es ist ein homogenes Abkühlen des Substrates möglich, da über die insbesondere aus Graphit bestehende Platte das Substrat abgekühlt wird. Innerhalb der Prozesskammer wird das Substrat auch homogener aufgeheizt, als es beim Stand der Technik möglich ist. Gleichwohl ist wegen des randseitigen Überstandes des Substrates
Die tellerartige Platte
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. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize in their optionally sibling version independent inventive developments of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Prozesskammerprocess chamber
- 22
- Suszeptorsusceptor
- 33
- Heizungheater
- 44
- SubstratträgersockelSubstrate support pedestal
- 55
- Oberseitetop
- 66
- Transportringtransport ring
- 77
- Ringöffnungring opening
- 88th
- Öffnungswandaperture wall
- 99
- Tragschultersupporting shoulder
- 1010
- Wandungwall
- 1111
- Vorsprunghead Start
- 1212
- Mittelplattecenter plate
- 12'12 '
- Randabschnittedge section
- 1313
- Oberseitetop
- 1414
- Unterseitebottom
- 1515
- Substratsubstratum
- 1616
- ZentralbereichCentral area
- 1717
- Randbereichborder area
- 1818
- Taschebag
- 1919
- Zapfenspigot
- 2020
- Öffnungopening
- 2121
- Öffnungopening
- 2222
- Vertiefungdeepening
- 2323
- RingfortsatzAnnular extension
- 2424
- Randedge
- 2525
- Trennvorrichtungseparating device
- 2626
- Stiftpen
- 2727
- Stiftpen
- 2828
- Ringstufeannular step
- 2929
- Ringstufeannular step
- 3030
- Flankeflank
- 3131
- Prozesskammerdecke/GaseinlassProcess chamber ceiling / gas inlet
- 3232
- Erhebungsurvey
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 6001183 [0003] US6001183 [0003]
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- US 6217663 B1 [0004] US 6217663 B1 [0004]
- DE 102012106796 [0005] DE 102012106796 [0005]
- DE 102012111167 [0007] DE 102012111167 [0007]
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