DE102013113866A1

DE102013113866A1 - Anordnung zur thermischen Prozessierung von Substraten

Info

Publication number: DE102013113866A1
Application number: DE102013113866.7A
Authority: DE
Inventors: Sven Häberlein
Original assignee: FHR Anlagenbau GmbH
Current assignee: Vital Micro Electronics Technology Jiangsu C Cn
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: DE102013113866B4

Abstract

Anordnung zur thermischen Prozessierung von Substraten (2), bestehend aus einem Prozesskammermodul (3) zur Aufnahme eines zu prozessierenden Substrates (2) mit zugehöriger Heizeinrichtung sowie einem Prozessgaseinlass (6) zur Einleitung von Prozessgasen in das Prozesskammermodul (3), das mit einer Substrataufname (13) zur Aufnahme des Substrates (2) ausgestattet ist, sowie einer Handhabungseinrichtung (31) zur Zuführung und Entnahme der Substrate (2). Durch die Erfindung soll eine effektivere und damit kostengünstigere Prozessierung realisiert werden und zugleich eine weitere Reduzierung der Bruchgefahr, oder einer sonstigen Schädigung der Substrate erreicht werden. Erreicht wird das dadurch, dass die Heizeinrichtung zweistufig ausgeführt ist, derart, dass oberhalb des auf der Substrataufnahme (13) befindlichen zu prozessierenden Substrates (2) ein Blitzlampenmodul (16) und unterhalb der Substrataufnahme (13) ein Vorheizlampenmodul (20) angeordnet ist, dass das Blitzlampenmodul (16) und das Vorheizmodul (20) außerhalb des Prozesskammermoduls (3) angeordnet sind und von dessen Innenraum durch Quarzglasscheiben (10,11) getrennt sind und dass dem Prozesskammermodul (3) eine Kühlstation (24) für ein prozessiertes Substrat (2) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur thermischen Prozessierung von Substraten, bestehend aus einem Prozesskammermodul zur Aufnahme eines zu prozessierenden Substrates mit zugehöriger Heizeinrichtung sowie einem Prozessgaseinlass zur Einleitung von Prozessgasen in das Prozesskammermodul, das mit einer Substrataufname zur Aufnahme des Substrates ausgestattet ist, sowie einer Handhabungseinrichtung zur Zuführung und Entnahme der Substrate.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen o.dgl. auf Substraten aus Silizium oder einem anderen Material werden kristalline oder amorphe Funktionsschichten aus unterschiedlichen Materialien auf deren Oberfläche aufgebracht, die anschließend unterschiedlichen Prozessen, wie Ionenimplantation, Diffusion oder anderen Prozessen unterzogen werden, um die vorgesehene Funktion zu realisieren. Die Folge einer solchen Prozessierung, insbesondere bei der Ionenimplantation, sind Störungen in der Kristallgitterstruktur, die eine ordnungsgemäße Funktion der Schichten nicht zulassen würden.
Um hier dennoch hochwertige Funktionsschichten herstellen zu können, bei denen Strukturbreiten beispielsweise von 8 nm und weniger angestrebt werden, ist es notwendig, die Substrate anschließend einem Ausheilungsprozess zu unterziehen, um die Störungen in der Kristallstruktur zu beseitigen. Um das zu erreichen, werden Temperprozesse angewendet, wie Langzeit-Temperprozesse in einem Temperofen, oder auch schnelle Temperprozesse, wie z.B. RTP (Rapid Thermal Processing) z.B. Ausheilung mit Blitzlampen oder Infrarotstrahlern in entsprechenden Prozesskammern.
Letztere Prozesse haben den Vorteil, dass die Substrate (Wafer) im Wesentlichen nur oberflächlich auf die für die Ausheilung nötige Temperatur aufgeheizt werden, so dass tiefere Schichten bei diesem Prozess wenig oder überhaupt nicht beeinflusst werden. Solche schnellen Temper- oder Ausheilprozesse sind insbesondere bei immer kleiner werdenden Strukturen unumgänglich, wobei ein möglichst homogener Wärmeeintrag über die Fläche des Substrates realisiert werden muss. Problematisch bei solch schnellen Ausheilprozessen ist jedoch, dass die Substrate bei schnellen Temperaturänderungen infolge innerer thermischer Spannungen brechen können, was bei im Wesentlichen fertig prozessierten Substraten zu erheblichen Einbußen an Ausbeute führen würde.
In der WO 01/41195 A1 wird beispielsweise ein Temperofen für einzelne Halbleiterwafer beschrieben, bei dem Widerstandsheizelemente oberhalb und des sich in einer Prozesskammer befindlichen Halbleiterwafers angeordnet sind. Der Halbleiterwafer ruht auf Abstandshaltern auf einem Heizelement innerhalb der Prozesskammer. Mit einer solchen Anordnung können funktionsbedingt allerdings keine schnellen Temperprozesse mit steiler Ramprate des Temperaturanstieges durchgeführt werden.
Die US 2007/0235662 A1 bezieht sich auf eine Ausheilvorrichtung mit Blitzlampen. Bei dieser Vorrichtung ruht der Wafer auf einer Heizplatte, wobei zusätzlich oberhalb des Wafers ein Blitzlampenfeld mit Xenon-Blitzlampen angeordnet ist. Mit einer solchen Vorrichtung wird der Wafer mit der Heizplatte zunächst bis auf eine Temperatur von 550 °C–950 °C vorgewärmt und anschließend mit der Blitzlampenanordnung bis auf 1050 °C erhitzt. Auf diese Weise wird die Gefahr des Bruches des Wafers verringert. Die Verwendung einer Heizplatte führt jedoch zu einer Verlängerung der Prozesszeit für die thermische Prozessierung.
Eine ähnliche Vorrichtung zeigt auch die DE 103 92 472 T5 , die sich auf ein Halbleitererhitzungsverfahren mit gepulster Verarbeitung unter Verwendung von kombinierten Heizquellen bezieht.
Bei allen diesen Vorrichtungen zum Ausheilen von Substraten ist es jedoch von Nachteil, dass auch bei schnellen thermischen Prozessen, wie RTP, zusätzliche Zeit benötigt wird, um die Substrate nach Abschluss des Ausheilprozesses und vor deren Entnahme auf eine Temperatur abzukühlen, bei der eine unproblematische Handhabung erfolgen kann, um die Substrate aus der Vorrichtung zu entnehmen und beispielweise in einem Magazin abzulegen, bevor das nächste zu prozessierende Substrat in die Vorrichtung eingebracht werden kann.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur thermischen Prozessierung von Substraten zu schaffen, mit der eine effektivere und damit kostengünstigere Prozessierung realisiert werden kann und mit der zugleich eine weitere Reduzierung der Bruchgefahr, oder einer sonstigen Schädigung der Substrate erreicht wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Heizeinrichtung zweistufig ausgeführt ist, derart, dass oberhalb des auf der Substrataufnahme befindlichen zu prozessierenden Substrates ein Blitzlampenmodul und unterhalb der Substrataufnahme ein Vorheizlampenmodul angeordnet ist, dass das Blitzlampenmodul und das Vorheizlampenmodul außerhalb des Prozesskammermoduls angeordnet sind und von dessen Innenraum durch obere und untere Quarzglasscheiben getrennt sind und dass dem Prozesskammermodul eine Kühlstation für ein prozessiertes Substrat zugeordnet ist.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Vorheizlampenmodul unterhalb des Prozesskammermoduls und unter der unteren Quarzglasscheibe anschließt und dass die Kühlstation unmittelbar unter dem Vorheizlampenmodul thermisch entkoppelt angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Blitzlampenmodul mit parallel nebeneinander in einer Ebene ausgerichteten Gasentladungsröhren ausgestattet, die ein Blitzlampenfeld bilden, wobei das Vorheizlampenmodul eine Mehrzahl von Infrarotstrahlern enthält, deren Achsrichtung um 90° verdreht zur Achsrichtung der Gasentladungsröhren des Blitzlampenmoduls parallel und waagerecht nebeneinander in einer Ebene ausgerichtet sind.
In einer weiteren Fortführung der Erfindung sind sowohl das Blitzlampenmodul, als auch das Vorheizlampenmodul mit einer Gaskühlung ausgestattet, mit der einerseits deren Gehäuse gekühlt werden und andererseits eine Verlängerung der Nutzungsdauer der Gasentladungsröhren und der Infrarotstrahler erreicht wird.
Das Blitzlampenmodul ist weiterhin mit einem austauschbaren Reflektordeckel verschlossen, der auf der den Gasentladungslampen zugewandten Seite mit einem reflektierenden Belag versehen oder mit einem reflektierenden Material beschichtet ist. Damit wird eine Verbesserung der Energieausbeute erreicht und eine Möglichkeit geschaffen, entsprechend der gewünschten Strahlungsverteilung ohne besonderen Aufwand Reflektordeckel mit unterschiedlich gestalteter Innenseite einsetzen zu können.
Zur Erhöhung der Nutzungsdauer sind die Quarzglasscheiben mit einer Scheibenkühlung versehen.
Um eine einfache Bestückung mit einem zu prozessierenden Substrat und dessen anschließende Entnahme zu ermöglichen, weist das Prozesskammermodul eine frontseitige Öffnung auf, die mit einer vertikal verfahrbaren Prozesskammertür verschließbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in die Prozesskammertür eine Aussparung eingearbeitet, die sich im geschlossenen Zustand des Prozesskammermoduls vor dem Vorheizlampenmodul und im geöffneten Zustand des Prozesskammermoduls vor der frontseitig offenen Kühlstation befindet. Damit kann ein prozessiertes Substrat mit der Handhabungseinrichtung aus der Prozesskammer entnommen und anschließend in die Kühlstation ohne weitere Bewegung der Prozesskammertür transportiert werden.
Die Kühlstation ist mit einer aktiven und/oder einer passiven Kühlung für das Substrat ausgestattet.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Substrataufnahme ein Edgering befindet, der tiefer als das Substrat auf der Substrataufnahme gelagert ist und der die das Substrat umgebende Substratkante umschließt, jedoch nicht berührt. Die Substrataufnahme und der Edgering können entsprechend dem aufzunehmenden Substrat einen eckigen, runden, oder sonstigen Umriss aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Heiz-/Kühlkombination mit einem dieser zugeordneten Handler zum Handhaben von zu prozessierenden Wafern; und
2: eine schematische Draufsicht auf die Heiz-/Kühlkombination nach 1 mit dem frontseitig vor dieser angeordneten Handler sowie zugehörigen Magazinen.
Die aus 1 ersichtliche Heiz-/Kühlkombination 1 zur thermischen Prozessierung von Substraten 2 besteht aus einem Prozesskammermodul 3 in Form eines thermisch isolierten Gehäuses mit einer Bodenplatte 4 und einer Deckplatte 5 und ist mit einer frontseitig verschließbaren Öffnung 7 versehen. Weiterhin sind in der Bodenplatte 4 und der Deckplatte 5 großflächige Fensterausschnitte 8, 9 eingearbeitet, die jeweils mit einer Quarzglasscheibe 10, 11 dicht verschlossen sind. Als zu prozessierende Substrate 2 kommen Wafer, Glasscheiben, Platten, Folien oder andere flächige Gegenstände mit rundem, eckigem oder sonstigem Umriss in Betracht.
Um auch eine thermische Prozessierung von Substraten 2 im Prozesskammermodul 3 unter Zuführung eines Schutzgases oder eines anderen Prozessgases zu ermöglichen, ist weiterhin mindestens ein Prozessgaseinlass 6 vorgesehen.
Zur Reduzierung der thermischen Belastung der Quarzglasscheiben 10, 11 während der Prozessierung der Substrate 2 sind diese mit einer Scheibenkühlung 12 ausgestattet, welche die Quarzglasscheiben 10, 11 umfasst und die mit nicht dargestellten Kanälen zum Hindurchleiten von Luft, Wasser oder anderen Medien ausgestattet ist. Alternativ können die Quarzglasscheiben 10, 11 mit einem Gas auch direkt angeblasen werden.
Im Prozesskammermodul 3 ist eine rahmenförmige oder runde Substrataufnahme 13 entsprechend der Form des aufzunehmenden Substrates 2 angeordnet, die dieses nahe dessen äußeren Randes unterstützt, so dass das Substrat 2 zwischen der unteren Quarzglasscheibe 10 in der Bodenplatte 4 und der oberen Quarzglasscheibe 11 in der Deckplatte 5 positioniert ist. Die Substrataufnahme 13 kann auch auf einem seitlich im Prozesskammermodul 3 geführten Schieber montiert sein, der nicht dargestellt ist. Dieser Schieber gewährleistet eine einfache und leichte Wartung des Prozesskammermoduls 3 und einen einfachen Austausch der Substrataufnahme 13 entsprechend den Anforderungen.
Weiterhin befindet sich auf der Substrataufnahme 13 ein peripheraler Edgering 14, der tiefer gelagert ist, als das Substrat 2 und welcher die das Substrat umgebende Substratkante 15 umgibt und der zugleich so nahe wie möglich zum Rand des Substrates 2 positioniert ist, ohne diese zu berühren. Es versteht sich, dass der Umriss des Edgeringes 14 entsprechend der Form der Substrataufnahme 13 rund, oder eckig usw. gestaltet ist. Dieser Edgering 14 bzw. Kantenring wird während der später beschriebenen thermischen Prozessierung ebenfalls aufgeheizt und dient dazu, dem Bereich nahe der Kante des Substrates 2 durch Sekundärstrahlung zusätzlich Wärme zuzuführen. Das dient der Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Substrates 2.
Über dem Prozesskammermodul 3 befindet sich ein Blitzlampenmodul 16 oberhalb der oberen Quarzglasscheibe 11 mit nebeneinander angeordneten Gasentladungsröhren 17, wie Xenon-Gasentladungslampen, die parallel nebeneinander und waagerecht in einer Ebene angeordnet ein Blitzlampenfeld bilden und die jeweils über entsprechende Steuerschaltungen mit Energiespeichern, wie Kondensatoren gekoppelt sind. Die flächenmäßige Ausdehnung des Blitzlampenfeldes erstreckt sich mindestens über das gesamte Substrat 2 und den Edgering 14.
Das Prozesskammermodul 3 ist weiterhin mit einem austauschbaren Reflektordeckel 18 abgedeckt. Damit besteht die Möglichkeit, je nach den Anforderungen in Bezug auf den Fokus und die gewünschte Verteilung des Blitzlichtes der Gasentladungsröhren 17 unterschiedliche Reflektorformen einsetzen zu können. Der Reflektordeckel 18 ist weiterhin auf seiner zum Prozesskammermodul 3 gerichteten Innenseite mit einem nicht dargestellten reflektierenden Belag versehen, oder mit einem reflektierenden Material beschichtet.
Das Blitzlampenmodul 16 ist mit einem Spül- und Kühlgasanschluss 19 für eine Gaskühlung, beispielsweise mit Druckluft oder Stickstoff, versehen, um eine unnötige Erhöhung der Temperatur des Blitzlampenmoduls 16 zu verhindern und um insbesondere auch zu erreichen, dass die Wandung des Blitzlampenmoduls 16 auf einer möglichst niedrigen Temperatur gehalten wird. Auch wird dadurch die Lebensdauer der Gasentladungsröhren 17 verlängert und das beim Blitzen entstehende Ozon kann herausgeblasen und mittels Absaugung abgefördert werden. Um eine einfache Wartung des Blitzlampenmoduls 16 zu gewährleisten, sind die Gasentladungsröhren 17 seitlich aus dem Blitzlampenmodul 16 herausziehbar.
Unmittelbar unterhalb des Prozesskammermoduls 3 unter der unteren Quarzglasscheibe 10 schließt sich ein Vorheizlampenmodul 20 mit schematisch dargestellten Vorheizlampen 21 an, wie Infrarotstrahlern in Form von Infrarotheizröhren, zum Vorheizen des Substrates 2 während der thermischen Prozessierung des Substrates 2 im Prozesskammermodul 3.
Die Infrarotstrahler sind in einer Ebene parallel und waagerecht nebeneinander angeordnet und um 90° verdreht zur Ausrichtung der Gasentladungsröhren 17 des Blitzlampenmoduls 16 ausgerichtet, so dass in der Draufsicht ein Strahlungsgitter entsteht, das durch die Strahlung der Vorheizlampen 21 und die Strahlung Gasentladungsröhren 17 des Blitzlampenmoduls 16 gebildet wird. Die flächenmäßige Ausdehnung des Vorheizlampenmoduls erstreckt sich mindestens über das gesamte Substrat 2 und den Edgering 14. Die Kühlung der Infrarotstrahler während der Prozessierung der Wafer 3 erfolgt mittels Druckluft, Stickstoff oder einem anderen geeigneten Gas über einen Medienanschluss 22.
Um eine einfache Wartung des Vorheizlampenmoduls 20 zu ermöglichen, ist dieses über ein Vorheizmodul-Scharnier 23 aufklappbar gestaltet, so dass die Vorheizlampen 21 entnommen werden können.
Unter dem Vorheizlampenmodul 20 ist eine frontseitig offene Kühlstation 24 zur aktiven und/oder passiven Kühlung von bereits prozessierten Substraten 2 angeordnet. Die aktive Kühlung der Substrate 2 erfolgt beispielsweise durch deren direktes Anblasen mit Druckluft, Stickstoff usw. Weiterhin befindet sich in der Kühlstation 24 eine Kühlplatte 25 zur Aufnahme jeweils eines im Prozesskammermodul 3 bereits thermisch prozessierten Substrates 2.
Um eine effektive Kühlung des Substrates 2 zu erreichen, ist die Kühlplatte 25 an einen Kühlwasserzulauf 27 und einen Kühlwasserablauf 26 angeschlossen. Darüber hinaus ist in der Kühlstation 24 ein Kühlgaseinlass mit Verteilung 28 vorgesehen, mit dem das Substrat 2 und der Bereich darüber gekühlt wird.
Um die frontseitige Öffnung 7 im Prozesskammermodul 3 dicht verschließen zu können, ist eine vertikal verschiebbare oder verfahrbare Prozesskammertür 29 vorgesehen, die durch einen Pneumatikzylinder 30 betätigbar ist.
Die Bestückung des Prozesskammermoduls 3 und der Kühlstation 24 erfolgt mit einer Handhabungseinrichtung 31, die auch als Handler oder Handhabungsroboter bezeichnet wird und die mit einer in mehreren Freiheitsgraden bewegbaren Robotergabel 32 zur Handhabung von Substraten 2 versehen ist. Die Robotergabel 32 ist längs verschiebbar und um eine Hochachse schwenkbar sowie vertikal in Z-Richtung mittels Vertikalhub verfahrbar an der Handhabungseinrichtung 31 gelagert. Diese Handhabungseinrichtung 31 (2) befindet sich gegenüber der frontseitigen Öffnung 7 des Prozesskammermoduls 3, so dass Substrate 2 aus einem im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung 31 befindlichen Magazin 37 entnommen und bei geöffnetem Prozesskammermodul 3 in dieses transportiert und auf der Substrataufnahme 13 positioniert, entnommen und zurück, oder in ein anderes Magazin 37, transportiert werden können (2).
Einzelheiten der gesamten Prozessierung werden weiter unten beschrieben.
Zum Öffnen des Prozesskammermoduls 3 wird die Prozesskammertür 29 mittels des Pneumatikzylinders 30 abgesenkt, so dass ein Substrat 2 in das Prozesskammermodul 3 eingebracht werden kann. Zur gleichzeitigen Freigabe der Kühlstation 24 befindet sich in der Prozesskammertür 29 eine Aussparung 33, die sich bei abgesenkter Prozesskammertür 29 vor der frontseitigen Öffnung 7 in der Kühlstation 24 befindet.
Die Prozesskammertür 29 wird zum Verschließen des Prozesskammermoduls 3 so weit nach oben gefahren, bis deren frontseitige Öffnung 7 vollständig verschlossen ist.
Weiterhin befindet sich über der Heiz-/Kühlkombination 1 ein Pyrometer 34, mit dem der Temperaturverlauf des Substrates 2 während der Prozessierung gemessen werden kann. Dazu ist etwa mittig über dem Blitzlampenmodul 16 ein Umlenkspiegel 35 positioniert, der die vom Substrat 2 abgegebene Infrarotstrahlung durch die Quarzglasscheibe 11 und durch eine Messöffnung 36, wie eine Bohrung im Reflektordeckel 18 auf das Pyrometer 34 ablenkt. Auch eine senkrechte Direkteinstrahlung durch die Messöffnung 36 ist hier bei senkrechter Anordnung des Pyrometers 34 im Reflektordeckel 18 möglich. Bei dieser Anordnung kann auf den Umlenkspiegel 35 verzichtet werden.
Der vorstehend verwendete Begriff „frontseitig“ soll in dem Sinne verstanden werden, dass als Frontseite der damit bezeichneten Bauteile die Seite gemeint ist, die sich gegenüber der Handhabungseinrichtung 31 befindet.
Die thermische Prozessierung der Substrate 2 erfolgt dergestalt, dass diese mit der Robotergabel 32 der Handhabungseinrichtung 31 einzeln aus einem Magazin 37 entnommen und anschließend die Prozesskammertür 29 nach unten gefahren wird, so dass die frontseitige Öffnung 7 im Prozesskammermodul 3 geöffnet ist. Anschließend wird das auf der Robotergabel 32 befindliche Substrat 2 auf der im Prozesskammermodul 3 befindlichen Substrataufnahme 13 abgelegt und die Öffnung 7 durch Hochfahren der Prozesskammertür 29 verschlossen.
Anschließend wird das Substrat 2 mit den Infrarotstrahlern des Vorheizlampenmoduls 20 von unten her auf eine vorbestimmte Vorheiztemperatur vorgewärmt. Nach Erreichen der Vorheiztemperatur werden die mit den Gasentladungsröhren 17 gekoppelten Energiespeicher entladen, so dass das aus den Gasentladungsröhren 17 gebildete Blitzlampenfeld aufblitzt und auf dem Substrat 2 die gewünschte Oberflächentemperatur erzeugt. Das Anblitzen der Substrate 2 kann gegebenenfalls auch mehrfach wiederholt werden, wobei das Anblitzen des Substrates 2 mit den Gasentladungsröhren 17 auch während des Vorheizens erfolgen oder beginnen kann.
Im nächsten Schritt wird die Prozesskammertür 29 nach unten gefahren, so dass sich gleichermaßen die Kühlstation 24 öffnet. Nun kann das fertig prozessierte Substrat 2 mit der Robotergabel 32 aus dem Prozesskammermodul 3 entnommen und in die darunter befindliche Kühlstation 24 transportiert, auf der Kühlplatte 25 abgelegt und dort automatisch zentriert werden.
Für die Entnahme eines fertig prozessierten Substrates 2 wird die Robotergabel 32 unter das auf der Substrataufnahme befindliche Substrat 2 zwischen dieses und den Edgering 14, ohne diese zu berühren, gefahren. Anschließend wird das Substrat 2 mit der Robotergabel 32 mit dem Vertikalhub der Handhabungseinrichtung 31 ausgehoben und kann nun aus dem Prozesskammermodul 3 entnommen werden. Das Beladen des Prozesskammermoduls 3 mit einem neuen Substrat 2 erfolgt anschließend in umgekehrter Reihenfolge. Auf diese Weise wird die Generierung von Partikeln beim Entnahme- und Beladeprozess sicher verhindert. Der Höhenabstand zwischen der unteren Substratkante des Substrates 2 und dem Edgering 14 muss so groß sein, dass die Robotergabel 31 berührungsfrei zwischen Substrat 2 und Edgering 14 geschoben werden kann.
Anschließend wird mit der Robotergabel 32 ein weiteres Substrat 2 aus dem Magazin 37 entnommen und in das Prozesskammermodul 3 wie vorstehend beschrieben transportiert und nach dem Hochfahren der Prozesskammertür 29, wie vorstehend beschrieben, prozessiert. Parallel dazu wird das in der Kühlstation 24 befindliche Substrat 2 aktiv oder passiv herunter gekühlt.
Im Folgenden wird die Prozesskammertür 29 nach Abschluss der Prozessierung des Substrates 2 im Prozesskammermodul und nach dem Herunterkühlen des anderen Substrates 2 in der Kühlstation 24 wird das gekühlte Substrat 2 mit der Robotergabel 32 in das Magazin 37 zurück transportiert, das prozessierte Substrat 2 aus dem Prozesskammermodul 3 entnommen und in der Kühlstation 24 abgelegt. Daraufhin kann dann ein weiteres zu prozessierendes Substrat 2 aus dem Magazin 37 entnommen und in das Prozesskammermodul 3 transportiert werden.
Die vorstehend beschriebenen Schritte werden so lange wiederholt, bis sämtliche Substrate 2 prozessiert sind. Selbstverständlich kann auch gleichzeitig sinngemäß mit zwei oder mehr Magazinen 37 gearbeitet werden.
Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wird die Prozessierung der Substrate 2 effektiver und damit wesentlich kostengünstiger Ausheilprozess gestaltet und zugleich eine weitere Reduzierung der Bruchgefahr durch einen schonenden Abkühlprozess erreicht.
Die erfindungsgemäße Heiz-/Kühlkombination kann für die verschiedensten Zecke eingesetzt werden, wie das thermische Ausheilen von Kristallgitterstrukturfehlern, die durch Inonenimplantation entstanden sind, oder das Aktivieren von Materialoberflächen, Schichten, Teilchen, Gasen, oder Precursoren.
Weitere Anwendungsfälle sind das Trocknen von Oberflächen, wie Lacken, Farben, H2O usw., oder das Verdichten vor Strukturen, Schichten usw. Auch Parameteränderungen von Schichteigenschaften, z.B. des elektrischen Widerstandes, oder von optischen Eigenschaften etc. sind möglich.
Bezugszeichenliste

1: Heiz-/Kühlkombination
2: Substrat
3: Prozesskammermodul
4: Bodenplatte
5: Deckplatte
6: Prozessgaseinlass
7: frontseitige Öffnung
8: Fensterausschnitt
9: Fensterausschnitt
10: Quarzglasscheibe
11: Quarzglasscheibe
12: Scheibenkühlung
13: Substrataufnahme
14: Edgering
15: Substratkante
16: Blitzlampenmodul
17: Gasentladungsröhren
18: Reflektordeckel
19: Spül- und Kühlgasanschluss
20: Vorheizlampenmodul
21: Vorheizlampen
22: Medienanschluss
23: Vorheizmodul-Scharnier
24: Kühlstation
25: Kühplatte
26: Kühlwasserablauf
27: Kühlwasserzulauf
28: Kühlgaseinlass mit Verteilung
29: Prozesskammertür
30: Pneumatikzylinder
31: Handhabungseinrichtung
32: Robotergabel
33: Aussparung
34: Pyrometer
35: Ablenkspiegel
36: Messöffnung
37: Magazin

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 01/41195 A1 [0005]
US 2007/0235662 A1 [0006]
DE 10392472 T5 [0007]

Claims

Anordnung zur thermischen Prozessierung von Substraten, bestehend aus einem Prozesskammermodul zur Aufnahme eines zu prozessierenden Substrates mit zugehöriger Heizeinrichtung sowie einem Prozessgaseinlass zur Einleitung von Prozessgasen in das Prozesskammermodul, das mit einer Substrataufname zur Aufnahme des Substrates ausgestattet ist, sowie einer Handhabungseinrichtung zur Zuführung und Entnahme der Substrate, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zweistufig ausgeführt ist, derart, dass oberhalb des auf der Substrataufnahme (13) befindlichen zu prozessierenden Substrates (2) ein Blitzlampenmodul (16) und unterhalb der Substrataufnahme (13) ein Vorheizlampenmodul (20) angeordnet ist, dass das Blitzlampenmodul (16) und das Vorheizlampenmodul (20) außerhalb des Prozesskammermoduls (3) angeordnet sind und von dessen Innenraum durch obere und untere Quarzglasscheiben (10, 11) getrennt sind und dass dem Prozesskammermodul (3) eine Kühlstation (24) für ein prozessiertes Substrat (2) zugordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Vorheizlampenmodul (20) unterhalb des Prozesskammermoduls (3) und unter der unteren Quarzglasscheibe (10) anschließt und dass die Kühlstation (24) unmittelbar unter dem Vorheizlampenmodul (20) thermisch entkoppelt angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blitzlampenmodul (16) mit parallel nebeneinander in einer Ebene ausgerichteten Gasentladungsröhren (17) ausgestattet ist, die ein Blitzlampenfeld bilden.
Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorheizlampenmodul (20) eine Mehrzahl von Vorheizlampen (21) enthält, die 90° verdreht zur Achsrichtung der Gasentladungsröhren (17) des Blitzlampenmoduls (16) parallel und waagerecht nebeneinander in einer Ebene ausgerichtet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Blitzlampenmodul (16), als auch das Vorheizlampenmodul (20) mit einer Gaskühlung und -spülung ausgestattet sind.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blitzlampenmodul (16) mit einem austauschbaren Reflektordeckel (18) verschlossen ist, der auf der den Gasentladungsröhren (17) zugewandten Seite mit einem reflektierenden Belag versehen oder mit einem reflektierenden Material beschichtet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzglasscheiben (10, 11) mit einer Scheibenkühlung versehen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesskammermodul (3) eine frontseitige Öffnung (7) aufweist, die mit einer vertikal verfahrbaren Prozesskammertür (29) verschließbar ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Prozesskammertür (29) eine Aussparung (33) eingearbeitet ist, die sich im geschlossenen Zustand des Prozesskammermoduls (3) vor dem Vorheizlampenmodul (20) und im geöffneten Zustand des Prozesskammermoduls (3) vor der frontseitig offenen Kühlstation (24) befindet.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstation (24) mit einer aktiven und/oder einer passiven Kühlung für das Substrat (2) ausgestattet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Substrataufnahme (13) ein Edgering (14) befindet, der tiefer als das Substrat (2) auf der Substrataufnahme (13) gelagert ist und dass der Edgering (14) die das Substrat umgebende Substratkante (15) umschließt, jedoch nicht berührt.