DE102014114947A1

DE102014114947A1 - Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten sowie einen Suszeptor zur Verwendung in einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014114947A1
Application number: DE102014114947.5A
Authority: DE
Inventors: Adam Boyd
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2015-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit einem Gaseinlassorgan zum Einlassen von Prozessgasen in eine Prozesskammer und mit einem Suszeptor (3) mit auf einer Breitseite des Suszeptors (3) angeordneten von Aufnahmestrukturen begrenzten Flächenabschnitten zur lagefixierten Aufnahme von mit den Halbleiterschichten zu beschichtenden Substraten oder Dummy-Substraten. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmestrukturen Flächenabschnitte verschiedener Größen und/oder verschiedener Umfangskonturen begrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit einem Gaseinlassorgan zum Einlassen von Prozessgasen in eine Prozesskammer und mit einem Suszeptor mit auf einer Breitseite des Suszeptors angeordneten Aufnahmestrukturen zur lagefixierenden Aufnahme von mit den Halbleiterschichten zu beschichtenden Substraten.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch einen Suszeptor zur Verwendung in einer derartigen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Gaseinlassorgan, welches von einem Showerhead ausgebildet sein kann, der sich über die gesamte Fläche einer Prozesskammer erstrecken kann. Auf der Unterseite besitzt das Gaseinlassorgan eine Vielzahl von in gleichmäßiger Verteilung angeordnete Gasaustrittsöffnungen, aus denen die Prozessgase in eine unterhalb des Showerheads angeordnete Prozesskammer austreten können. Alternativ dazu kann das Gaseinlassorgan aber auch von einem zentralen Organ ausgebildet sein, welches im Zentrum einer kreisscheibenförmigen Prozesskammer angeordnet ist. Die Prozessgase treten dann bspw. aus voneinander verschiedenen Gasaustrittsöffnungen in Radialrichtung aus dem Gaseinlassorgan heraus und durchströmen in Radialrichtung die Prozesskammer. Der Boden der Prozesskammer wird von einem Suszeptor ausgebildet. Der Suszeptor wird von einem Quarz-, Molybdän- oder bevorzugt Graphitkörper ausgebildet. Unterhalb des Suszeptors befindet sich eine Heizung. Es kann sich hierbei um eine Widerstandsheizung, um eine Lampenheizung oder um eine RF-Heizung handeln. Mit dieser Heizung wird der Suszeptor auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt.
Der Suszeptor besitzt eine zur Prozesskammer weisende Breitseitenfläche. Auf dieser Breitseitenfläche sind Aufnahmestrukturen ausgebildet, zur Aufnahme von Substraten. Die Aufnahmestrukturen bestehen aus sich vertikal gegenüber der Breitseitenebene erstreckenden Strukturen, die das Substrat derart zwischen sich aufnehmen, dass es gegenüber dem Suszeptor lagefixiert ist. Eine Aufnahmestruktur benötigt somit in der Regel mindestens drei Vertikalstrukturelemente oder Vertikalstrukturzonen, um zwischen diesen das Substrat zu fixieren. Die Aufnahmestrukturen können beispielsweise Vertiefungen, aber auch Erhöhungen sein. Ein derartiger Suszeptor wird beispielsweise in den DE 10 2014 100 024 , DE 10 2012 108 986 A1 oder DE 10 2011 055 061 A1 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften betreffend die Ausgestaltung des Suszeptors und die Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten wird vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen.
Bei den bekannten Suszeptoren haben die Aufnahmestrukturen eine regelmäßige Anordnung und alle Substrataufnahmeflächen dieselbe Umrisskontur, so dass nur Substrate mit derselben Größe und derselben Umfangskontur vom Suszeptor getragen werden können. Dies führt zu großen, nicht genutzten Flächenabschnitten zwischen den einzelnen Aufnahmestrukturen oder am Rande des Suszeptors.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Oberflächeneigenschaften der Substrate und der dazwischenliegenden Suszeptoroberflächen. Die zwischen den Substraten oder am Randes Suszeptors verbleibenden Graphitinseln- oder -zonen haben einen störenden Einfluss auf den gewünschten Temperaturverlauf in der Prozesskammer oberhalb des Suszeptors. Bevorzugt wird die Decke der Prozesskammer, die dem Suszeptor gegenüberliegt, also die Gasaustrittsfläche eines Showerheads oder die Peripherie eines zentralen Gaseinlassorgans aktiv gekühlt, so dass sich in der Prozesskammer ein vertikaler Temperaturgradient einstellt. Ein derartiger Temperaturgradient wird von der Oberflächenbeschaffenheit des Suszeptors beeinflusst, da der Wärmetransport vom Suszeptor zur Prozesskammerdecke nicht nur über Konvektion, sondern auch über Strahlung erfolgt. Die optischen Oberflächeneigenschaften beeinflussen somit das dreidimensionale Temperaturprofil in der Prozesskammer und damit die thermisch angeregten Reaktionen von Prozessgasen in der Gasphase oder aber auch auf der Suszeptor- oder Substratoberfläche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zuvor geschilderten Problemen zu begegnen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass auf der Suszeptorbreitseite Aufnahmestrukturen für Substrate verschiedener Größe und verschiedener Umfangskonturen vorgesehen sind. Dies hat zur Folge, dass die Belegungsdichte der Suszeptoroberfläche mit Substraten erheblich erhöht werden kann. Kreisscheibenförmige Substrate mit einem großen Durchmesser von beispielsweise 4, 6 oder 8 Zoll können in regelmäßiger Anordnung oder aber auch unregelmäßiger Anordnung auf der Suszeptoroberfläche angeordnet sein. Zwischen den großformatigen kreisscheibenförmigen Substraten können kleinformatige Substrate, beispielsweise 2 Zoll-Substrate oder 4 Zoll-Substrate angeordnet werden. Die Aufnahmestrukturen können die Gestalt und die Struktur aufweisen, wie sie im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben wird. Die Aufnahmestrukturen werden insbesondere von Vertiefungen oder von einzelnen Sockeln gebildet. Die Vertiefungen können einen kreisförmigen Umriss haben. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Vertiefungen einen halbkreisförmigen, sichelförmigen oder einen sternförmigen Umriss aufweisen, so dass in den Aufnahmestrukturen halbkreisförmige, sichelförmige oder sternförmige Substrate aufgenommen werden können. In einer Variante ist vorgesehen, dass die Substrate nur durch einzelne Fixierungselemente lagefixiert sind. Diese werden bevorzugt von gleichmäßig auf der Breitseite des Suszeptors angeordneten Sockeln ausgebildet. Kreisscheibenförmige Substrate liegen dann in dichtester Packung, wobei an jeden Sockel drei oder vier Substrate angrenzen. Die Aufnahmestrukturen können auch dazu ausgelegt sein, Substrate aufzunehmen, die einen polygonartigen Umriss aufweisen. Es ist ferner vorgesehen, dass der gesamte Zentralbereich der Breitseite des Suszeptors mit kreisscheibenförmigen Substraten belegt ist, wobei die Substrate in dichtester Anordnung zwischen einzelnen, voneinander beabstandeten Sockeln angeordnet sind. Diese Fixierungselemente bilden Aufnahmestrukturen, die Flächenabschnitte des Suszeptors begrenzen. Die Flächenabschnitte entsprechen der Umrisskontur eines Substrates. Im Randbereich können kleinere Flächenabschnitte vorgesehen sein, beispielsweise zur Aufnahme von halben Substraten oder von kreisförmigen Substraten mit einem kleineren Durchmesser. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegen die Substrate lediglich mit ihrem Rand auf einem Auflagerand bzw. einem Tragrand der Aufnahmestrukturen auf. Es ist aber auch möglich, dass der Rand der Substrate lediglich auf einzelnen Tragschultern ruht, es sind insbesondere drei oder mehr als drei voneinander beabstandete Tragschultern vorgesehen. Jeder Tragrand oder einige der Tragränder können eine Aushebung umgreifen. Der Tragrand verläuft am Rand der Tasche, in der das Substrat liegt. Die Aushebung bildet eine Vertiefung des Bodens der Tasche. Die Substrate liegen somit hohl über den von den Aushebungen ausgebildeten Vertiefungen. Die Böden der Aushebungen haben einen vertikalen Abstand zum Auflagerand, der vom Durchmesser beziehungsweise von der Dicke des Substrates abhängig ist. Entsprechend haben auch die Böden der Auflageränder einen Abstand von der Breitseitenfläche des Suszeptors, der von der Dicke beziehungsweise dem Durchmesser der Substrate abhängt, so dass die Substratoberflächen bündig mit der Suszeptoroberfläche in den Aufnahmestrukturen einliegen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass Aufnahmestrukturen zur Aufnahme von dicken Substraten, bei denen es sich in der Regel auch um durchmessergroße Substrate handelt, weniger tiefe Aushebungen besitzen, als Aufnahmestrukturen, die zur Aufnahme von dünnen Substraten, insbesondere kleinflächigen Substraten, vorgesehen sind. Eine Aushebung in einer Tasche für ein 2 Zoll-Substrat hat somit eine größere Tiefe als eine Aushebung einer Tasche zur Aufnahme eines 4 Zoll-Substrats. Die Aushebungen bilden dickenverminderte Zonen im Bereich der Flächenabschnitte, die von den Aufnahmestrukturen begrenzt sind. Mit diesen räumlich den Flächenabschnitten zugeordneten dickenverminderten Zonen wird der Wärmetransport von der unterhalb des Suszeptors angeordneten Heizung zum Substrat beeinflusst. Die dickenverminderten Zonen können alternativ, aber auch durch Aushebungen erzeugt sein, die sich auf der Breitseite befinden, die der die Substrate tragenden Breitseite gegenüberliegt, also auf der zur Heizung gewandten Suszeptorseite. Die Aushebungen können Zonen mit verschiedenen Tiefenniveaus aufweisen. So kann sich die Aushebung vom Rande her kontinuierlich oder schrittweise vertiefen. Erfolgt die Vertiefung der Aushebung schrittweise, so sind die Übergangsflanken zwischen den einzelnen Tiefenniveaus bevorzugt angeschrägt, so dass die einzelnen Niveaus über schräge Zwischenflanken miteinander verbunden sind. Das tiefste Niveau liegt im Bereich des Zentrums der Aufnahmestruktur. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich den von den Aufnahmestrukturen begrenzten Flächenabschnitten Aushebungen zugeordnet sind, die eine große Konturfläche aufweisen. Auf derselben Suszeptorbreitseite angeordnete, von Aufnahmestrukturen begrenzten Flächenabschnitten, die eine kleinere Konturfläche aufweisen, können hingegen keine Aushebungen zugeordnet sein. Hier besitzt der Suszeptor über die gesamte Auflagefläche des Substrates seine reguläre Materialstärke. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Zwischenräume zwischen den insbesondere kreisrunden Substraten und/oder den Randbereichen des Suszeptors mit Platten ausgelegt werden, die aus demselben Material, beispielsweise aus Saphir oder Silizium bestehen, aus dem auch die Substrate bestehen. Diese Platten bilden Pseudosubstrate oder Dummy-Substrate und werden gleichfalls in formangepassten Aufnahmestrukturen auf der Suszeptoroberfläche gehalten. Diese Dummy-Substrate bilden Füllstücke aus. Hierdurch kann die freie Suszeptoroberfläche auf ein Minimum reduziert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 schematisch in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Beschichtungseinrichtung,
2 in einer Darstellung gemäß 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Beschichtungseinrichtung,
3 die Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Suszeptors zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß der 1 oder 2,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Suszeptors,
5 den Schnitt gemäß der Linie V-V durch zwei unterschiedlich große Taschen 6, 7 des Suszeptors,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Suszeptors,
7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Suszeptors;
8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dreieckigen Aufnahmestrukturen zur Aufnahme von Dummy-Substraten;
9 eine Draufsicht auf einen Suszeptor eines sechsten Ausführungsbeispiels;
10 die Rückansicht des Suszeptors des sechsten Ausführungsbeispiels;
11 vergrößert den Schnitt gemäß der Linie XI-XI in der 10;
12 vergrößert das Detail XII in 9;
13 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 12;
14 das Detail XIV in 9;
15 den Schnitt gemäß der Linie XV-XV in 14;
16 eine Draufsicht auf einen Suszeptor eines siebten Ausführungsbeispiels und
17 die Rückansicht des Suszeptors des siebten Ausführungsbeispiels.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt als wesentliche Elemente ein Gaseinlassorgan 1, eine darunter angeordnete Prozesskammer 4 und einen den Boden der Prozesskammer 4 bildenden Suszeptor 3, wobei der Suszeptor 3 von unten mittels einer Heizung 5 beheizt wird. Bei der Heizung 5 kann es sich um eine Lampenheizung, um eine Widerstandsheizung oder um eine RF-Heizung handeln. Der Suszeptor 3 wird von einer kreisrunden Graphitscheibe ausgebildet. Auf der Oberseite des Suszeptors 3 befinden sich mit den Bezugsziffern 16, 17, 18 angedeutete Substrate, die von Aufnahmestrukturen 6 bis 9 des Suszeptors 3 positioniert sind. Die Substrate 16, 17, 18 sind lediglich angedeutet. In der Realität liegen die Substrate mit ihren Oberflächen bündig zur Oberfläche des Suszeptors in Taschen.
Mit dem Gaseinlassorgan 1 werden Prozessgase, beispielsweise Arsin, Phosphin, Methan und/oder Ammoniak und eine metallorganische Verbindung eines III-Elementes, beispielsweise Aluminium, Gallium oder Indium in die Prozesskammer eingeleitet. Als Prozessgase kann aber auch German oder Silan verwendet werden.
Auf den Substraten 16, 17 und 18 werden Halbleiterschichten abgeschieden.
In der 1 ist das Gaseinlassorgan 1 als Showerhead dargestellt. Er besitzt an seiner zur Prozesskammer 4 weisenden Unterseite eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 2, aus denen Prozessgase in die Prozesskammer 4 einströmen können.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Suszeptor, der um seine Rotationsachse drehangetrieben werden kann, eine Kreisscheibenform. Die Prozesskammer 4 ist rotationssymmetrisch um ein Zentrum angeordnet. Im Zentrum befindet sich ein Gaseinlassorgan 1 mit zwei Gasaustrittsöffnungen 2, 2', durch die getrennt voneinander die Prozessgase in die Prozesskammer 4 eingeleitet werden können.
Das Einleiten der Prozessgase in die Prozesskammer 4 erfolgt mittels eines Trägergases, beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff.
Die 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Suszeptors. Der Suszeptor 3 besteht aus einer kreisrunden Graphitscheibe, die auf ihrer Breitseitenfläche strukturiert ist. Die Breitseitenfläche weist eine Vielzahl von Aufnahmestrukturen 6, 7, 8 auf. Die Aufnahmestrukturen haben voneinander verschiedene Größen und sind zur Aufnahme von verschieden großen Substraten geeignet. Die in regelmäßiger Anordnung angeordneten Aufnahmestrukturen 7 werden von kreisrunden Taschen ausgebildet, die einen Durchmesser von 4 Zoll besitzen, so dass in sie ein 4 Zoll-Substrat eingelegt werden kann.
Zwischen den großformatigen Aufnahmetaschen 7 befinden sich kleinformatige Aufnahmetaschen 6, jeweils zur Aufnahme eines 2 Zoll-Substrates. Es ist eine zentrale Aufnahmestruktur 8 vorgesehen, um die in kreisförmiger Anordnung insgesamt sechs kleinere Aufnahmestrukturen 6 angeordnet sind.
Bei dem in der 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind sechs großformatige Aufnahmetaschen 7 in hexagonaler Anordnung um eine zentrale Aufnahmetasche 8 angeordnet. Die großformatigen Aufnahmetaschen 7 dienen zur Aufnahme von 4 Zoll-Substraten. In der Peripherie sind insgesamt sechs kleinformatige Aufnahmetaschen 6 angeordnet, die jeweils zur Aufnahme eines 2 Zoll-Substrates dienen.
Der in der 5 dargestellte Querschnitt zeigt, dass jede Aufnahmetasche 6, 7 einen Auflagerand 6'', 7'' aufweist, der eine Aushebung 6', 7' umgibt. Die Aufnahmetasche 6 zur Aufnahme eines 2 Zoll-Substrates besitzt einen Durchmesser von 2 Zoll. Der 2 Zoll-Wafer besitzt eine Dicke von 350 μm. Der Rand 6'' ist demzufolge um 350 μm von der Breitseitenfläche des Suszeptors in Vertikalrichtung beabstandet.
Das 4 Zoll-Substrat besitzt eine Dicke von 650 μm. Entsprechend ist die Ringfläche 7" zur Aufnahme des Randes des 4 Zoll-Wafers um etwa 650 μm von der Breitseitenfläche des Suszeptors beabstandet. Die verschiedene Substratdicke führt zu einer unterschiedlichen thermischen Eigenschaft. Um diese thermischen Eigenschaften auszugleichen, sind die Tiefen der Aushebungen 6', 7' verschieden. Die Tiefe der Aushebung 6' der kleinformatigen Tasche 6 ist größer, als die Tiefe der Aushebung 7' der großformatigen Tasche 7. Die Tiefe der Aushebung 6' für ein Substrat mit einer kleinen Substratoberfläche, also der kleinformatigen Tasche 6 ist größer als die Tiefe der Ausnehmung 7 für ein Substrat mit einer größeren Oberfläche, also der großformatigen Tasche 7.
Die 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem vier großformatige Aufnahmetaschen auf den Eckpunkten eines Quadrates angeordnet sind. Die kleinformatigen Taschen 6 sind ebenfalls auf den Eckpunkten eines Quadrates angeordnet, wobei im Flächenzentrum eine zentrale Tasche 8 angeordnet ist zur Aufnahme eines kleinformatigen Substrates. Die Taschen 7 dienen hier zur Aufnahme eines 6 Zoll- oder eines 8 Zoll-Substrats. Die Taschen 6 dienen hier zur Aufnahme eines 2 Zoll- oder eines 4 Zoll-Substrates.
Bei dem in der 7 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind großformatige Taschen 7 vorgesehen, die in dichtester Packung hexagonal angeordnet sind. Zusätzlich sind an der Peripherie halbkreisförmige Taschen 9 vorgesehen zur Aufnahme von halben Substraten. Es handelt sich dabei um halbkreisförmige Substrate. In den halbkreisförmigen Taschen 9 liegen Dummy-Substrate ein, um die Gesamtfläche der nicht mit Substraten belegten Oberfläche des Suszeptors 3 zu vermindern.
Bei dem in der 8 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Suszeptor 3 sechs um eine zentrale Aufnahmestruktur angeordnete Aufnahmestrukturen. Die Aufnahmestrukturen haben jeweils die Ausgestaltung, wie sie zuvor beschrieben worden ist. In den Zwickeln zwischen den einzelnen Aufnahmestrukturen 8 für jeweils kreisrunde 2- oder ¼-Zoll-Substrate befinden sich weitere, dreieckförmige Aufnahmestrukturen ebenfalls in Form von Taschen zur Aufnahme von diesen Taschen formangepassten Dummy-Substraten. Im Bereich des Randes des Suszeptors 3 sind ebenfalls dreieckförmige Aufnahmestrukturen 9 in Form von Taschen angeordnet. Auch diese Taschen dienen zur Aufnahme von Dummy-Substraten.
Die zur Aufnahme von Dummy-Substraten zu verwendenden Aufnahmestrukturen besitzen Randkanten, die der Randkante des Suszeptors 3 folgen bzw. die der Randkante einer kreisrunden Aufnahmestruktur 8 folgen, die zur Aufnahme von kreisrunden Substraten dienen. Der Abstand zwischen den konvex gerundeten und konkav gerundeten zueinander korrespondierenden Randkanten der Aufnahmestrukturen ist minimal und beträgt wenige Millimeter.
Bei dem in den 7 bis 14 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen kreisscheibenförmigen, aus beschichtetem Graphit bestehenden Suszeptor 3 zur Aufnahme einer Vielzahl in dichtester Flächenanordnung angeordneter runder 4 Zoll-Substrate. Die im Zentrum der Breitseitenfläche des Suszeptors 3 angeordneten Aufnahmestrukturen bilden Freiräume, die jeweils von insgesamt sechs in gleichmäßiger Winkelverteilung angeordneten Sockeln 14 umgeben sind. Die Sockel 14 haben einen im Wesentlichen dreieckigen Grundriss. Wie der 12 zu entnehmen ist, ragen vom Rand 14' des Sockels 14 jeweils Tragschultern ab, auf denen der Rand eines Substrates aufliegen kann. Das Substrat liegt dann hohl über der von den Aufnahmestrukturen 14 begrenzten Flächenabschnitt. Die Höhe der Tragschulter 15 beträgt etwa 0,3 bis 0,4 mm. Der Abstand von der Tragschulter 15 und der oberen Seite des Sockels 14 entspricht der Dicke des auf der Tragschulter 15 aufliegenden Substrates. Es ist eine Vertiefung 15' vorgesehen, die sich unmittelbar an die Tragschulter 15 anschließt.
Es sind ferner Aufnahmestrukturen 10 am Rand des Suszeptors 3 vorgesehen. Diese Aufnahmestrukturen 10 begrenzen Flächenabschnitte zur Aufnahme eines Substrates. Ein auf einer Kreisbogenlinie verlaufender Rand 10' bildet den Rand des Freiraums 10. Auch von diesem Rand 10 ragt eine Tragschulter 15 ab, wie sie zuvor beschrieben ist und wie sie in den 14 und 15 dargestellt ist.
An den Rand 10' schließt sich ein erhabenes Plateau 19 an. Die Höhe des Plateaus 19 liegt bei etwa 20 bis 40 μm oberhalb des Bodens der Aufnahmestruktur 10.
Anders als bei den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel die Aufhebungen nicht auf der Frontseite, sondern auf der Rückseite des Suszeptors 3. Jedem von den Aufnahmestrukturen 10, 14 begrenzten Flächenabschnitt ist hier eine kreisförmige Aushebung zugeordnet, die zu einer verminderten Materialstärke des Suszeptors im Bereich des Flächenabschnittes führt, auf dem ein Substrat aufliegt und mittels der Aufnahmestrukturen 14 lagefixiert ist. Die Aushebungen 11, die den kreisförmigen Freiräumen 10 zugeordnet sind, besitzen einen ersten ringförmigen Bereich 11', der unter Ausbildung einer Schräge in die untere Breitseitenfläche des Suszeptors 3 übergeht. Im Zentrum der Aushebung 11 befindet sich ein vertiefter Zentralbereich 11'', dessen Rand ebenfalls unter Ausbildung einer schrägen Flanke in den ringförmigen Randbereich 11' übergeht.
Am Rand der die Substrate tragenden Breitseite des Suszeptors 3 befinden sich eine Mehrzahl von weiteren, von Aufnahmestrukturen 12', 14 begrenzten Flächenabschnitten 12 ebenfalls jeweils in Form eines Freiraums zur Aufnahme von halben 4 Zoll-Substraten. Der auf einer Kreisbogenlinie verlaufende Rand des Substrates liegt hier an zwei Sockeln 14 an. Die geradlinige Randkante des Substrates weist hingegen zu einem geradlinig verlaufenden Rand 12' des Freiraums 12. Vom Rand 12' ragen auch hier Tragschultern 15 in die Aufnahmestruktur, so dass auch hier das Substrat hohl über dem Boden der Aufnahmestruktur liegt. Es ist ein Plateau 20 vorgesehen, welches unmittelbar entlang des Randes 12' verläuft, welches etwa 20 bis 40 μm oberhalb des Niveaus des Bodens der Aufnahmestruktur liegt.
Die Plateaus 19, 20 beeinflussen den Wärmetransport vom Suszeptor zum Substrat. Sie vermindern die Höhe des Abstandes der Substratunterseite gegenüber dem Boden der Aufnahmestruktur. Dies führt dazu, dass im Bereich des radial äußeren Randes der Aufnahmestrukturen 10, 12 ein etwas vergrößerter Wärmefluss vom Suszeptor 3 zum Substrat gegeben ist. Aus der 9 geht hervor, dass nicht nur der gesamte Zentralbereich des Suszeptors von Flächenabschnitten gebildet ist, die eine kreisrunde Kontur aufweisen und von Aufnahmestrukturen 14 begrenzt sind. Die hexagonal angeordneten Flächenabschnitte erstrecken sich bis zum Rand des Suszeptors. Zwischen einigen der kreisrunden Flächenabschnitte 10 befinden sich halbkreisförmige Flächenabschnitte 12, wobei die gerade verlaufende Randkante des halbkreisförmigen Flächenabschnitts 12 zur Randkante des Suszeptors weist.
Das in den 16 und 17 dargestellte siebte Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ein aus Graphit bestehender Suszeptor 3, der eine Vielzahl von jeweils von Sockeln 14 begrenzte Freiräume besitzt, jeweils zur Aufnahme eines Substrates. Auch hier liegen am Rand des Suszeptors 3 angeordnete kreisscheibenförmige Substrate nahe einem auf einem Kreisbogen verlaufenden Rand. Vom Rand gehen Tragschultern 15 aus, auf denen der Rand des Substrates liegt.
Während der gesamte Zentralbereich des Suszeptors 3 in dichtester Flächenanordnung mit 4 Zoll-Wafern bestückbar ist, sind am Rand insgesamt sechs kreisförmige Aufnahmestrukturen 6 vorgesehen zur Aufnahme jeweils eines 2 Zoll-Substrates. Von den auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Rändern der Aufnahmestruktur 6 ragen Tragschultern 15 ab, auf denen sich der Rand des Substrates abstützen kann.
Die eine kreisrunde Gestalt aufweisenden Aufnahmeflächen, die von den Aufnahmestrukturen 14 begrenzt sind, erstrecken sich in hexagonaler Anordnung bis nahe an den Rand des Suszeptors 3. Zwischen einigen der randnahen kreisrunden Aufnahmeflächen sind die kleineren Flächenabschnitte 20 vorgesehen, die von kreisrunden Taschen ausgebildet sind.
Wie der 17 zu entnehmen ist, ist jeder Aufnahmestruktur 10 für ein 4 Zoll-Substrat eine Aushebung 11 zugeordnet, wie sie bereits oben beschrieben worden ist. Die Aushebungen 11 befinden sich auf der das Substrat tragenden Breitseite gegenüberliegenden Breitseite des Suszeptors 3. Dort, wo die Aufnahmestrukturen 6 angeordnet sind zur Aufnahme eines 2 Zoll-Substrates, befinden sich keine Aufnahmestrukturen. Hier besitzt der Suszeptor 3 seine normale Materialstärke. Die Materialstärke ist nur im Bereich der Aufnahmestrukturen 10 zur Aufnahme der 4 Zoll-Substrate dickenverringert.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 9, 10, 12 Flächenabschnitte verschiedener Größen und/oder verschiedener Umfangskonturen begrenzen.
Ein Suszeptor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 9, 10, 12 Flächenabschnitte verschiedener Größen und/oder verschiedener Umfangskonturen begrenzen.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 9 von der Umrisskontur der Substrate 16, 17, 18 oder Dummy-Substrate formangepassten Vertiefungen oder Taschen in der Breitseitenebene des Suszeptors 3 oder von über eine Ebene des Suszeptors 3 herausragenden Sockeln ausgebildet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einigen der von den Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 begrenzten Flächenabschnitten des Suszeptors 3 räumlich dickenverminderte Zonen des Suszeptors 3 zugeordnet sind.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 9 einen Auflagerand 6'', 7'', 8'', 9'' oder mehrere Tragschultern 15 aufweisen, auf denen der Rand eines Substrates zur Auflage kommt.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die dickenverminderte Zone von einer Aushebung 6', 7', 8', 9', 11, 13 im Bereich des Flächenabschnitts ausgebildet ist, wobei die Aushebung von einem Auflagerand 6'', 7'', 8'', 9') umgeben ist oder zwischen Tragschultern 15 angeordnet ist oder auf der der die Substrate tragenden Breitseite des Suszeptors 3 gegenüberliegenden Breitseite angeordnet sind.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Breitseite des Suszeptors 3 kleine von Aufnahmestrukturen begrenzte Flächenabschnitte und große von Aufnahmestrukturen begrenzte Flächenabschnitte aufweist, wobei nur den großen Flächenabschnitten dickenverminderte Zonen zugeordnet sind.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestrukturen 6, 7, 8, 14 kreisförmige Flächenabschnitte begrenzen zur Aufnahme von 2 Zoll, 4 Zoll, 6 Zoll oder 8 Zoll Substraten.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Suszeptoroberfläche mit Siliziumkarbid, Tantalkarbid oder dergleichen beschichtet ist.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmestruktur 9 zur Aufnahme eines halbkreisförmigen, sichelförmigen oder sternförmigen Substrats oder Dummy-Substrat ausgebildet ist.
Eine Vorrichtung oder ein Suszeptor, die/der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Breitseitenoberfläche des Suszeptors Flächen aus Saphir oder Silizium aufweist und die Substrate oder Dummy-Substrate aus Saphir oder Silizium bestehen.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) 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 mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Gaseinlassorgan
2: Gasaustrittsöffnung
2': Gasaustrittsöffnung
3: Suszeptor
4: Prozesskammer
5: Heizung
6: Aufnahmestruktur/-tasche
6': Aushebung
6'': Auflagerand
7: Aufnahmestruktur/-tasche
7': Aushebung
7'': Auflagerand
8: Aufnahmestruktur/-tasche
8': Aushebung
8'': Auflagerand
9: Aufnahmestruktur/-tasche
9': Aushebung
9'': Auflagerand
10: Freiraum
10': Rand
11: Aushebung
11': Randbereich
11'': Zentralbereich
12: Freiraum
12': Rand
13: Aushebung
13': erster Bereich
13'': Zentralbereich
14: Sockel
14': Rand
15: Tragschulter
15': Vertiefung
16: Substrat
17: Substrat
18: Substrat
19: Plateau
20: Plateau

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014100024 [0004]
DE 102012108986 A1 [0004]
DE 102011055061 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit einem Gaseinlassorgan (1) zum Einlassen von Prozessgasen in eine Prozesskammer und mit einem Suszeptor (3) mit auf einer Breitseite des Suszeptors (3) angeordneten von Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9, 10, 12) begrenzten Flächenabschnitten zur lagefixierten Aufnahme von mit den Halbleiterschichten zu beschichtenden Substraten oder Dummy-Substraten (16, 17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9, 10, 12) Flächenabschnitte verschiedener Größen und/oder verschiedener Umfangskonturen begrenzen.
Suszeptor zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 mit auf einer Breitseite angeordneten Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9, 10, 12) zur Aufnahme von Substraten oder Dummy-Substraten (16, 17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9, 10, 12) Flächenabschnitte verschiedener Größen und/oder verschiedener Umfangskonturen begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Suszeptor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9) von der Umrisskontur der Substrate (16, 17, 18) oder Dummy-Substrate formangepassten Vertiefungen oder Taschen in der Breitseitenebene des Suszeptors (3) oder von über eine Ebene des Suszeptors (3) herausragenden Sockeln ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einigen der von den Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) begrenzten Flächenabschnitten des Suszeptors (3) räumlich dickenverminderte Zonen des Suszeptors (3) zugeordnet sind.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 9) einen Auflagerand (6'', 7'', 8'', 9'') oder mehrere Tragschultern (15) aufweisen, auf denen der Rand eines Substrates zur Auflage kommt.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dickenverminderte Zone von einer Aushebung (6', 7', 8', 9', 11, 13) im Bereich des Flächenabschnitts ausgebildet ist, wobei die Aushebung von einem Auflagerand (6'', 7'', 8'', 9'') umgeben ist oder zwischen Tragschultern (15) angeordnet ist oder auf der der die Substrate tragenden Breitseite des Suszeptors (3) gegenüberliegenden Breitseite angeordnet sind.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseite des Suszeptors (3) kleine von Aufnahmestrukturen begrenzte Flächenabschnitte und große von Aufnahmestrukturen begrenzte Flächenabschnitte aufweist, wobei nur den großen Flächenabschnitten dickenverminderte Zonen zugeordnet sind.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (6, 7, 8, 14) kreisförmige Flächenabschnitte begrenzen zur Aufnahme von 2 Zoll, 4 Zoll, 6 Zoll oder 8 Zoll Substraten.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Suszeptoroberfläche mit Siliziumkarbid, Tantalkarbid oder dergleichen beschichtet ist.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestruktur (9) zur Aufnahme eines halbkreisförmigen, sichelförmigen oder sternförmigen Substrats oder Dummy-Substrat ausgebildet ist.
Vorrichtung oder Suszeptor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseitenoberfläche des Suszeptors Flächen aus Saphir oder Silizium aufweist und die Substrate oder Dummy-Substrate aus Saphir oder Silizium bestehen.
Vorrichtung oder Suszeptor, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.