DE102016122072A1

DE102016122072A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Einstellen der Gleichförmigkeit eines Gasflusses in einem CVD- oder ALD-Reaktor oder einer darin abgeschiedenen Schicht

Info

Publication number: DE102016122072A1
Application number: DE102016122072.8A
Authority: DE
Inventors: Gi Youl Kim; Mark Chen-Lun Lin; Gregory SIU; Ki Chul Park; Jonathan David Mohn; H. William Lucas jun.
Original assignee: Eugenus Inc
Current assignee: Eugenus Inc
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2018-05-17
Also published as: TW201823508A; WO2018087120A1; US20180128647A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Suszeptors (3) in einem Reaktorgehäuse (1), mit einem an einer vorbestimmten Stelle am Suszeptor (3) befestigbaren Zentralelement (26) und mit einer Mehrzahl von vom Zentralelement (26) bis über einen äußeren Rand (4) des Suszeptors (3) abragenden Tastarmen (29), die jeweils einen Tastabschnitt (30) aufweisen, der in eine berührende Anlage gegen eine Kontaktzone bringbar ist, wobei die Kontaktzone von einem inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder einem im Reaktorgehäuse (1) angeordneten Bauteil ausgebildet ist. Mit der Messvorrichtung lässt sich die Lage eines Suszeptors (3) eines CVD-Reaktors in Bezug auf das Reaktorgehäuse (1) oder ein in dem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Bauteil (21) ermitteln, wobei die vom Zentralelement (26) abragenden Tastarme (29) mit den Kontaktzonen in Kontakt gebracht werden.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, mit der die Lage eines Suszeptors in einem Reaktorgehäuse eines ALD-/CVD-Reaktors ermittelbar ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren, um die Lage eines Suszeptors in Bezug auf das Reaktorgehäuse oder ein im Reaktorgehäuse angeordnetes Bauteil einzustellen.
Stand der Technik
Die US 8,398,777 B2 und die US 2016/0010239 A1 beschreiben CVD-Reaktoren, die einen Suszeptor aufweisen, der in einem Reaktorgehäuse angeordnet ist, in das Prozessgase eingespeist werden können, so dass auf zumindest einem auf dem Suszeptor aufliegenden Substrat ein oder mehrere Schichten abgeschieden werden können. Die laterale Lage des Suszeptors kann mittels einer Verstellvorrichtung eingestellt werden.
Bei CVD-Reaktoren, wie sie aus weiterem Stand der Technik, bspw. aus den US 6,767,429 B2 , US 7,648,610 B2 , US 2012/0024479 A1 oder US 6,963,043 B2 bekannt sind, befinden sich jeweils in einer Prozesskammer ein Suszeptor mit einer Auflagefläche für ein oder mehrere Substrate, wobei der Auflagefläche die Gasaustrittsfläche eines Gaseinlassorganes gegenüberliegt. Die äußere Randkante des im Wesentlichen ringförmigen Suszeptors ist von einer ringförmigen Durchströmungsfläche umgeben, wobei sich die Durchströmungsfläche von der äußeren Randkante des Suszeptors bis hin zu einer inneren Randkante eines den Suszeptor umgebenden Bauteils oder der den Suszeptor umgebenden Gehäusewand erstreckt. Ein Prozessgas, welches kontinuierlich oder in Form von Gaspulsen durch die Gasaustrittsfläche des oftmals als Showerhead ausgebildeten Gaseinlassorgans in die Prozesskammer eingespeist wird, verursacht die Abscheidung einer Schicht auf dem Substrat, entweder durch eine physikalische Aggregatszustandsänderung oder durch eine chemische Reaktion. Reaktionsprodukte oder ein nicht an der Schichtabscheidung beteiligtes Trägergas verlassen die Prozesskammer durch die Durchströmungsfläche hindurch in ein stromabwärtiges Volumen des Reaktorgehäuses. Dort befindet sich eine Gasabsaugöffnung, die über ein Leitungssystem mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, mit welcher das Reaktorgehäuse evakuierbar ist bzw. mit welcher ein stationärer Totaldruck innerhalb des Reaktorgehäuses und insbesondere innerhalb der Prozesskammer eingestellt werden kann. Wegen einer asymmetrischen Anordnung der Gasabsaugöffnung bildet sich innerhalb des stromabwärtig der Durchströmungsfläche angeordneten Volumens des Reaktorgehäuses ein nicht symmetrisches Strömungsprofil aus, das zur Folge hat, dass der durch die Durchströmungsfläche hindurchtretende Gasstrom in Umfangserstreckungsrichtung der Durchströmungsfläche nicht homogen ist. Aufgrund des inhomogenen Abflusses des Prozessgases aus der Prozesskammer bildet sich auch innerhalb der Prozesskammer ein asymmetrisches Strömungsprofil aus, was ein nicht homogenes Wachstum der abzuscheidenden Schichten zur Folge hat.
In dem oben genannten Stand der Technik werden bereits Maßnahmen, z.B. die Verwendung von Lochblenden oder die Änderung der radialen Weite der Durchströmungsfläche offenbart, um das Strömungsprofil innerhalb der Prozesskammer zu beeinflussen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Gleichförmigkeit einer abgeschiedenen Schicht auf ein oder mehreren auf den Suszeptor aufliegenden Substraten optimiert werden kann. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung anzugeben, mit der die Lage des Suszeptors innerhalb des Reaktorgehäuses ermittelbar ist, wobei die Lageermittlung bei geschlossenem Reaktorgehäuse bzw. beim Schließen des Reaktorgehäuses gewissermaßen insitu vorgenommen werden kann.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Lage des Suszeptors in dem Reaktorgehäuse, wobei die Messvorrichtung ein Zentralelement aufweist, welches an einer vorbestimmten Stelle, bspw. in einem Zentrum des Suszeptors am Suszeptor befestigbar ist. Am Zentralelement sind mehrere Tastarme angeordnet, die bis über den äußeren Rand des Suszeptors hinausragen. Die Tastarme besitzen insbesondere an ihren freien Enden Tastabschnitte, die in Kontakt zu einer Kontaktzone des Reaktorgehäuses bringbar sind, wobei die Kontaktzone von einem inneren Rand des Reaktorgehäuses, von einem Bauteil innerhalb des Reaktorgehäuses oder von einem Rand eines Bauteils innerhalb des Reaktorgehäuses ausgebildet sein kann. Die Kontaktzone wird bevorzugt vom Bereich eines Oberteils eines Reaktorgehäuses ausgebildet, welches zum Öffnen des Reaktorgehäuses von einem Unterteil des Reaktorgehäuses getrennt werden kann. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Messvorrichtung bei geöffnetem Reaktorgehäuse auf den Suszeptor aufgesetzt werden kann, wobei ein Zentrierstift in eine Zentrieröffnung eintreten kann, damit die Messvorrichtung und insbesondere ihr Zentralelement eine vorbestimmte Position bezüglich des Suszeptors einnimmt. Die ein oder mehreren Tastarme besitzen Tastabschnitte, die in eine berührende Anlage an die Kontaktzone bringbar sind. Es sind Federelemente vorgesehen, die die Tastarme in Richtung weg vom Zentralelement beaufschlagen. Die die ein oder mehreren Tastarme beaufschlagenden Federelemente verlagern dabei die Tastabschnitte in ihre maximal vom Zentrum entfernte Lage. Die Tastabschnitte können Schrägflanken aufweisen. Beim Schließen des Reaktorgehäuses kann eine Randkante des Reaktorgehäuses oder ein im Reaktor angeordnetes Bauteil die Schrägflanke des Tastarmes oder des Tastabschnittes derart beaufschlagen, dass der Tastarm gegen die Rückstellkraft des Federelementes in Richtung auf das Zentralelement verlagert wird. Das Federelement bewirkt dann eine Anpresskraft, mit der der Tastabschnitt des Tastarmes an einer von mehreren Kontaktzonen des Reaktorgehäuses anliegt. Mit einem Wegmesselement kann der radiale Abstand des Tastabschnittes zum Zentralelement und insbesondere zum Zentrum des Suszeptors bestimmt werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Zentralelement eine Vielzahl, bevorzugt vier in gleichmäßiger Winkelverteilung vom Zentralelement abragende Tastarme aufweist, die jeweils einen Tastabschnitt besitzen, der mit einem inneren Rand eines Bauteils oder dem Reaktorgehäuse in Kontakt treten kann, so dass der radiale Abstand des inneren Randes des Bauteils oder des Reaktorgehäuses an einer Vielzahl von Umfangspositionen zum Zentrum des Suszeptors bestimmt werden kann. Die Messvorrichtung besitzt eine Datenübertragungseinrichtung, mit der drahtlos die Messwerte durch die Prozesskammerwand hindurch nach außen zu einem Empfänger übertragen werden können. Zur Energieversorgung ist eine Batterie vorgesehen. In einer Variante der Erfindung besitzt der Suszeptor einen kreisförmigen äußeren Rand, in dessen Zentrum das Zentralelement der Messvorrichtung anordbar ist. Der innere Rand des Bauteils bzw. des Reaktorgehäuses ist durch eine von der Position des Suszeptors abhängigen Spaltweite in Radialrichtung vom äußeren Rand des Suszeptors beabstandet, wobei der innere Rand sich radial außerhalb des äußeren Randes erstreckt. Der innere Rand verläuft bevorzugt auf einer Kreisbogenlinie, so dass sich zwischen dem inneren Rand und dem äußeren Rand des Suszeptors eine Durchströmungsfläche ausbildet, welche eine Parallelfläche zu der die Substrate tragenden Oberseite des Suszeptors ist. In einigen Ausgestaltungen der Erfindung ist die Durchströmungsfläche eine einheitliche, zusammenhängende Fläche, die den Suszeptor vollständig umgibt. Die Durchströmungsfläche bildet in einigen Ausführungsformen der Erfindung einen von einem inneren Rand und einem äusseren Rand begrenzten Ringspalt aus. In einigen Ausführungsformen der Erfindung wird der Suszeptor von einem Suszeptorträger getragen, der einen ersten Flansch aufweist, der eine erste Flanschfläche besitzt, die entlang einer zweiten Flanschfläche eines zweiten Flansches verschieblich angeordnet ist. Der zweite Flansch ist dabei fest mit dem Reaktorgehäuse verbunden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung weisen die Verstellmittel Stellschrauben auf. Durch Drehen der Stellschraube kann die Lage des Suszeptors innerhalb des Reaktorgehäuses verstellt werden, wobei die Verstellrichtung eine Ebene ist, in der sich die Durchströmungsfläche erstreckt. Die Verstellschrauben sind dabei in Gewindebohrungen eines der beiden Flansche eingeschraubt. Bevorzugt sind die Stellschrauben in eine Gewindebohrung des ersten Flansches eingeschraubt. Eine Stirnfläche der Stellschraube beaufschlagt den anderen Flansch, insbesondere den zweiten Flansch. In einigen Ausführungsformen der Erfindung sind Federn vorgesehen, gegen welche die Stellschrauben wirken. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Stellschrauben an einem der beiden, jeweils einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden Flansche angeordnet sind, um den ersten Flansch gegenüber dem zweiten Flansch in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen der Verstellebene zu verstellen. Jeder Stellschraube kann eine Feder gegenüberliegen, welche eine ausreichend hohe Federkraft aufweist, um den ersten Flansch gegenüber dem zweiten Flansch zu verlagern, wenn die Stellschraube in Löserichtung gedreht wird. Einige Ausführungsformen der Erfindung können einen Balgen aufweisen, mit dem der Suszeptorträger mit dem Reaktorgehäuse verbunden ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein erstes Befestigungsende des Balgens mit einem Kragen des Suszeptorträgers verbunden ist und dass ein zweites Befestigungsende des Balgens mit dem zweiten Flansch verbunden ist. Die beiden Verbindungen sind bevorzugt gasdicht. In einigen Ausführungsformen besitzt die Messvorrichtung ein oder mehrere Federelemente, wobei eines der Federelemente den Tastarm in Richtung weg vom Zentralelement beaufschlagt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein radialer Abstand des Tastabschnittes des Tastarmes mittels eines Wegmesselementes ermittelt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Tastelement oder ein anderer Abschnitt des Tastarmes eine Schrägflanke aufweist. Das Reaktorgehäuse kann ein Unterteil aufweisen, welchem der Suszeptor zugeordnet ist. Das Reaktorgehäuse kann ein Oberteil aufweisen, welchem das Gaseinlassorgan zugeordnet ist. Das Oberteil kann in einer Variante der Erfindung vom Unterteil getrennt werden, um die Prozesskammer zu öffnen. Es sind Spülgasöffnungen vorgesehen, die in einer Wandung eines Spülgaskanales angeordnet sind, welcher das Gaseinlassorgan umgibt. Der Suszeptor besitzt eine Zentrumsachse, in der bevorzugt der Suszeptorträger angeordnet ist. Bezogen auf die Zentrumsachse wird der Suszeptor ringförmig von der Durchströmungsfläche umgeben. Die bezogen auf die Zentrumsachse radiale Breite des Spülgaskanales entspricht in etwa der radialen Breite der Durchströmungsfläche, welche die Spaltweite ist. Das stromaufwärts der Durchströmungsfläche aus der Spülgasöffnung des Spülgaskanales austretende Spülgas mischt sich mit dem aus Gasaustrittsöffnungen des Gaseinlassorgans in die Prozesskammer eingebrachten Prozessgas.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bestimmen der lateralen Lage des Suszeptors im Reaktorgehäuse und/oder zum Verändern der Spaltweite der Durchströmungsfläche durch Verändern der Lage des Suszeptors innerhalb des Reaktorgehäuses, wobei insbesondere die oben beschriebene Messvorrichtung verwendet wird, die nach einem Öffnen des Reaktorgehäuses auf dem Suszeptor aufgesetzt wird und nach dem Einstellen der Lage des Suszeptors aus dem Reaktorgehäuse wieder entnommen wird. Die Lagebestimmung bzw. die Einstellung der Lage des Suszeptors erfolgt bei geschlossenem Reaktorgehäuses. Das Einstellen der Lage erfolgt durch Verstellen der Verstellmittel bei abgesenkten Prozesskammerdrücken. Die Ermittlung der lateralen Position des Suzeptors innerhalb des Reaktorgehäuses kann auch beim Schließen des Reaktorgehäuses erfolgen, wobei ein Oberteil des Gehäuses auf ein Unterteil des Gehäuses aufgesetzt wird. Das Oberteil des Gehäuses besitzt eine Kontaktzone, die von der Messvorrichtung abgetastet wird. Bevorzugt wird die Kontaktzone von den Tastabschnitten der Tastarme der auf dem Suszeptor aufgesetzten Messvorrichtung abgetastet. Die Tastabschnitte weisen bevorzugt Schrägflanken auf, die beim Aufsetzen des Oberteils des Reaktorgehäuses auf das Unterteil des Reaktorgehäuses von der Kontaktzone beaufschlagt werden. Das Zentralelement der Messvorrichtung ist zentriert am Suszeptor befestigt, so dass die Arme sich gegen die Rückstellkraft eines Federelementes in Richtung auf das Zentrum verlagern. Beim Aufsetzen des Reaktoroberteiles kann der die Kontaktzone ausbildende innere Rand des Reaktorgehäuses oder das am Reaktoroberteil befestigte Bauteil die Schrägflanke überlaufen, so dass eine Randkante der Schrägflanke an der Kontaktzone anliegt. Die Randkante kann auf einer Zylindermantelfläche verlaufen. Die Messwerte, die von der Messvorrichtung aufgenommen werden, werden drahtlos durch die Wandung des Prozesskammergehäuses zu einem außerhalb des Reaktorgehäuses angeordneten Empfangsgerät übertragen. Für die Energieversorgung besitzt die Messvorrichtung ein mit Batterien bestücktes Batteriegehäuse. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Suszeptor in eine exakte zentrische Position gegenüber der Gehäusewandung oder im Gehäuse angeordneten Bauteilen gebracht werden. Es ist aber auch möglich, den Suszeptor gezielt in eine exzentrische Position zu bringen, um den Einflüssen auf die Gasströmung im Suszeptor entgegenzuwirken, die eine exzentrisch angeordnete Gasaustrittsöffnung hervorrufen. Das Verstellen der Lage des Suszeptors ist auch während des Abscheidens einer Schicht auf Substraten, die vom Suszeptor getragen werden, möglich. Das Verstellen kann bei Niedrigdruck und bei erhöhter Temperatur erfolgen. Das Bestimmen der lateralen Position des Suszeptors oder die Einstellung der Lage des Suszeptors zur Optimierung des Gasflusses oberhalb des Suszeptors erfolgt bevorzugt ohne optische Sensoren.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Maximierung der Gleichförmigkeit eines Gasflusses oberhalb des Suszeptors oder einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht hinsichtlich ihrer physikalischen und/ oder chemischen Eigenschaften, wobei in mehreren aufeinanderfolgenden Abscheideschritten jeweils ein oder mehrere Substrate mit einer Schicht beschichtet werden und nach jedem Abscheideschritt die Lage des Suszeptors variiert wird, wobei die laterale Lage des Suszeptors mit dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt wird. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleichförmigkeit dadurch weiter maximiert wird, dass durch eine Spülöffnung ein Spülgas, insbesondere Ar oder N₂, in die Prozesskammer eingespeist wird, wobei die Spülgasöffnung bevorzugt in Strömungsrichtung oberhalb der Durchströmungsfläche angeordnet ist. In einer weiteren Variante der Erfindung wird die Heizleistung zweier Heizelemente zum Beheizen des Suszeptors derart variiert, dass die Gleichförmigkeit maximiert wird. Zur Maximierung der Gleichförmigkeit einer abgeschiedenen Schicht ist insbesondere vorgesehen, bei geöffneter Prozesskammer, also bspw. bei einem entfernten Deckel der Prozesskammer, zunächst die Lage des Suszeptors voreinzustellen, wobei insbesondere dabei die auf das Strömungsfeld stromaufwärts des Suszeptors ausgeübte exzentrische Lage einer stromabwärts der Durchströmungsöffnung angeordneten Gasaustrittsöffnung mit berücksichtigt wird. Nach einem derartigen ersten Einstellschritt können erfindungsgemäß weitere Einstellschritte vorgenommen werden, wobei diese Einstellschritte bevorzugt bei geschlossener Prozesskammer durchgeführt werden.
In dem ersten Einstellschritt wird die Suszeptorlage derart eingestellt, dass die Einflüsse einer exzentrisch angeordneten Gasaustrittsöffnung stromabwärts der Durchströmungsfläche auf das Strömungsfeld um den Suszeptor kompensiert werden. Dies erfolgt durch eine Lageveränderung des Suszeptors in der Ebene der Durchströmungsfläche, so dass sich die radiale Breite der Durchströmungsfläche ändert. Dies kann bei geöffneter Prozesskammer erfolgen. Eine Feineinstellung der Lage des Suszeptors erfolgt in einem zweiten Einstellschritt bei geschlossenem Suszeptor und unter Wachstumsbedingungen. Die Prozesskammer befindet sich auf Prozesstemperatur. Innerhalb der Prozesskammer ist ein Prozessdruck eingestellt. Die Prozesstemperatur ist eine erhöhte Temperatur. Sie kann mehrere 100°C betragen. Der Totaldruck in der Prozesskammer ist ein Niedrigdruck, bspw. ein Druck von wenigen mbar. Unter diesen Wachstumsbedingungen kann auf einem Substrat oder auf mehreren in der Prozesskammer angeordneten Substraten eine Schicht abgeschieden werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Reaktorgehäuse Mittel, um die Schichtdicke der abgeschiedenen Schicht in situ zu messen und/oder Mittel, mit denen sich die Schichtzusammensetzung in situ an voneinander verschiedenen Stellen und insbesondere an verschiedenen Umfangspositionen am Rand des Suszeptors bestimmen lässt. Es sind insbesondere optische Sensoren, die hierfür verwendet werden. Wird eine ungleichmäßige Schichtzusammensetzung oder Schichtdicke festgestellt, so kann ein eine Schichteigenschaft, bspw. die Schichtdicke und/oder die Schichtzusammensetzung beeinflussender Gasstrom durch Verändern der Lage des Suszeptors verändert werden. Wird bspw. auf einer Drei-Uhr-Position eine vergleichsweise große Schichtdicke gemessen, so kann der Suszeptor in Richtung der Neun-Uhr-Position versetzt werden, um hierdurch die Gasströmung um den Suszeptor herum zu beeinflussen. Eine Querschnittsveränderung der Durchströmungsfläche beeinflusst die Strömungsgeschwindigkeit des dort über das Substrat strömenden Gasstroms. Diese Art der Ermittlung der Schichteigenschaften und des anschließenden Einstellens der Lage des Suszeptors kann in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten wiederholt werden. Es wird als vorteilhaft angesehen, dass diese Lagejustierung des Suszeptors unter Prozessbedingungen durchgeführt werden kann, ohne dass die Prozesstemperatur herabgesetzt oder der Prozessdruck heraufgesetzt werden muss. Die Lagejustierung des Suszeptors erfolgt im Wesentlichen ohne eine Unterbrechung als Folge einer Änderung eines Totaldrucks oder einer Temperatur, so dass eine Lagejustierung in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass insbesondere nach dem zweiten Einstellschritt ein dritter Einstellschritt durchgeführt wird, bei dem ebenfalls eine Feinjustierung des Schichtwachstums durch eine Strömungsbeeinflussung vorgenommen wird. In diesem dritten Einstellschritt werden die oben erwähnten Spülgasflüsse an verschiedenen Umfangspositionen in der Durchströmungsfläche beeinflusst. Auch hier erfolgt die Feineinstellung der Spülgasflüsse unter Wachstumsbedingungen, d.h. bei Wachstumstemperatur und Wachstumstotaldruck. Eine Variation der Spülgasflüsse erfolgt in Abhängigkeit der in situ gemessenen Schichteigenschaft, wie Schichtdicke und/oder Schichtzusammensetzung. In einer Weiterbildung der Erfindung kann die laterale Schichthomogenität durch einen vierten Einstellschritt maximiert werden. Die unterhalb des Suszeptors angeordnete Heizeinrichtung besitzt zwei oder mehrere radial ineinander geschachtelte Heizungen, die getrennt voneinander geregelt werden können. Durch eine Reduzierung der Heizleistung in einer radial äußeren Zone kann dort die Schichtwachstumsrate reduziert werden. Durch eine Erhöhung der Heizleistung der äußeren Heizzonen lässt sich dort die Wachstumsrate der abgeschiedenen Schicht erhöhen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch einen Längsschnitt durch ein Reaktorgehäuse 1,
2 vergrößert einen Ausschnitt aus 1, wobei auf einem Suszeptor 3 eine Messvorrichtung 25 aufgesetzt ist,
3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Längsschnitts durch eine Prozesskammer eines geschlossenen Reaktorgehäuses 1, dessen Oberteil in Richtung des Pfeiles P von einem Unterteil zum Öffnen des Reaktorgehäuses trennbar ist,
5 eine perspektivische Darstellung einer auf einem Suszeptor angeordneten Messvorrichtung,
6 schematisch in einem Längsschnitt eine an einem Zentralelement 26 der Messvorrichtung befestigten Tastarm 29 mit einem Tastende 30.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Reaktorgehäuse 1 besteht aus einem Stahlgehäuse, welches nach außen gasdicht ist, so dass das Volumen des Gehäuses 1 evakuierbar ist. Ein Gehäuseoberteil 1' kann von einem Gehäuseunterteil 1" getrennt und insbesondere abgehoben werden, um eine Prozesskammer 9 des Reaktorgehäuses 1 zu öffnen.
Am Gehäuseoberteil 1' ist ein Gaseinlassorgan 6 befestigt, welches die Gestalt eines Showerheads besitzt. Es besitzt eine Gasaustrittsfläche mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 7 zum Einspeisen eines Prozessgases in die Prozesskammer 9. Bei dem Prozessgas kann es sich um ein Trägergas handeln, welches reaktive Gase transportiert. Bei dem Trägergas kann es sich um ein Edelgas handeln. Als Trägergas kommt aber auch Wasserstoff oder Stickstoff in Betracht. Das Trägergas transportiert insbesondere Metalle enthaltende flüchtige Ausgangsstoffe, um auf einem Substrat 5 TiSiN-Schichten L_aO_x, Z_rO_x, HfO_x oder unter dotierte „high-K“-Schichten abzuscheiden. Mittels eines nicht dargestellten Massenflusskontrollers werden Flussraten der Trägergase bzw. der Ausgangsstoffe eingestellt. Die aus den Gasaustrittsöffnungen 7 austretenden Gasflüsse überströmen das auf einem Suszeptor 3 aufliegende Substrat 5 in einer Radialrichtung, bezogen auf das Zentrum des kreisscheibenförmigen Suszeptors 3.
Der äußere Rand 4 des Suszeptors 3 ist von einem sich entlang einer Kreislinie erstreckenden Spalt mit einer Spaltweite S umgeben. Die Spaltweite S kann an verschiedenen Umfangspositionen variieren, wenn der äußere Rand des Suszeptors 3 nicht konzentrisch verläuft zu einem kreisrunden inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1. Der innere Rand 2 kann nicht nur vom Reaktorgehäuse 1, sondern auch von einem innerhalb des Reaktorgehäuses 1 angeordneten Bauteil 21 ausgebildet sein (siehe 4). Der Spalt zwischen dem inneren Rand 2 und dem äußeren Rand des Suszeptors 3 bildet eine Durchströmungsfläche 10 aus, durch die das Prozessgas von der Prozesskammer 9 in einen Gehäuseabschnitt 11 stromabwärts der Prozesskammer 9 strömen kann. Dort befindet sich in einer exzentrischen Lage eine Gasabsaugöffnung 8, die an eine nicht dargestellte Gasabsaugleitung angeschlossen ist, die mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, mit der die Höhlung des Reaktorgehäuses 1 evakuierbar ist bzw. mittels welcher innerhalb der Prozesskammer 9 ein definierter Totaldruck eingestellt werden kann.
Der Suszeptor 3 wird von einem Suszeptorträger 12 getragen, welcher mit einem ersten Flansch 13 verbunden ist. An einer ersten Flanschfläche 13' des ersten Flansches 13 liegt eine zweite Flanschfläche 14' eines zweiten Flansches 14 an. Während der erste Flansch 13 fest mit dem Suszeptor 3 verbunden ist, ist der zweite Flansch 14 fest mit dem Reaktorgehäuse 1 verbunden. Über Verstellmittel können die beiden Flansche 13, 14 relativ zueinander verschoben werden. Dabei gleiten die ebenen Flanschflächen 13', 14' aufeinander ab. Dies hat zur Folge, dass sich der Suszeptor 3 innerhalb der Ebene, in der die Durchströmungsfläche 10 liegt, verlagern lässt. Hierzu verlaufen die beiden Flanschflächen 13', 14' parallel zur Erstreckungsrichtung der Durchströmungsfläche 10 bzw. parallel zu der das mindestens eine Substrat 5 tragenden Oberseite des Suszeptors 3, welche wiederum parallel zur Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorganes 6 verläuft.
Mittels mehrerer Stellschrauben 16 lassen sich die Flansche 13, 14 in den beiden Erstreckungsrichtungen der Flanschflächen 13', 14' relativ zueinander verlagern. Es können vier Stellschrauben 16 vorgesehen sein, wobei in einer rechtwinkligen Anordnung sich jeweils zwei Stellschrauben 16 gegenüberliegen. Die Stellschrauben 16 besitzen ein Feingewinde und sind jeweils in Gewindebohrungen 36 eingeschraubt. Die Gewindebohrungen 36 können dabei in einem Kragen sitzen, der vom äußersten Rand des ersten Flansches 13 in Richtung auf den zweiten Flansch 14 abragt, so dass der Kragen eine Umrandung ausbildet, nahe welcher sich der zweite Flansch 14 befindet.
In einer Variante der Erfindung sind jedoch zwei Stellschrauben 16, die in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen betätigbar sind, vorgesehen. Jeder dieser Stellschrauben 16 liegt ein Federelement 23 gegenüber. Durch Drehen der Stellschraube 16 in die eine Richtung lässt sich der zweite Flansch 14 gegenüber dem ersten Flansch 13 gegen die Rückstellkraft des Federelementes 23 verlagern. Wird die Stellschraube 16 in Gegenrichtung gedreht, so bewirkt die Federkraft des Federelementes 23 eine Verlagerung des zweiten Flansches 14 in Gegenrichtung. Das Federelement 23 kann in einer Bohrung des Kragens angeordnet sein und sich an einer Umfangsfläche des zweiten Flansches 14 abstützen. An einer gegenüberliegenden Stelle der Umfangsfläche beaufschlagt eine Stirnfläche 16' der Stellschraube 16 den Umfangsrand des zweiten Flansches 14.
Es ist ein Balgen 15 vorgesehen, der mit einem Befestigungselement am Reaktorgehäuse 1 und mit seinem zweiten Befestigungsende am Suszeptor 3 befestigt ist. Beim Ausführungsbeispiel besitzt hierzu der Suszeptorträger 12 einen Kragen 24, an dem das Befestigungselement des Balgens 15 befestigt ist. Das andere Befestigungselement des Balgens 15 ist am gehäuseseitigen Flansch 14 befestigt.
In einem Bereich radial außerhalb der Prozesskammer 9 befindet sich vertikal oberhalb der Durchströmungsfläche 10 ein Spülgaskanal 17. Der Spülgaskanal 17 hat eine Vielzahl in Umfangsrichtung angeordneter Gasaustrittsöffnungen 18, durch die ein Spülgas unmittelbar in die Durchströmungsfläche 10 eingespeist werden kann. Die Spülgasöffnungen 18 befinden sich auf einer kreisbogenförmigen Linie in Strömungsrichtung oberhalb und etwa in der Mitte der kreisbogenförmigen, zusammenhängenden Durchströmungsfläche 10, so dass eine Mischung des aus den Gasaustrittsöffnungen 7 austretenden Prozessgases mit dem Spülgas radial außerhalb der Prozesskammer erfolgt.
Die 2 und 3 zeigen schematisch eine Messvorrichtung 25, mit der die Relativposition des Suszeptors 3 innerhalb der Prozesskammer 1 bestimmt werden kann. Mit der Messvorrichtung 25 ist es insbesondere möglich, an voneinander verschiedenen Umfangspositionen die Spaltweite S der Durchströmungsfläche 10 zu bestimmen. Die Spaltweite S erstreckt sich dabei in Radialrichtung und ist der Abstand zwischen äußerem Rand 4 des Suszeptors 3 und innerem Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 bzw. eines im Reaktorgehäuse 1 angeordneten Bauteils 21, welches kreisringförmig den Suszeptor 3 umgibt (siehe 4).
Die Messvorrichtung 25 besitzt ein Zentralelement 26, welches mittels Befestigungsmitteln temporär am Suszeptor 3 befestigbar ist. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsmittel Zentrierelemente. Die Zentrierelemente bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem Zentrierstift 27, der in eine Zentrieröffnung 28 eingesteckt ist.
Von dem Zentralelement 26 ragen in gleichmäßiger Umfangsverteilung mehrere Tastarme 29 ab, die an ihren Enden Tastabschnitte 30 ausbilden. Im Ausführungsbeispiel ragen vom Zentralelement 26 vier Tastarme 29 ab. Die Tastarme 29 sind bevorzugt in Radialrichtung federvorgespannt, so dass die Tastabschnitte 30 mit Federkraft beaufschlagt am inneren Rand 2 anliegen.
Die 6 zeigt schematisch den diesbezüglichen Aufbau der Messvorrichtung 25. Das Zentralelement 26 besitzt eine Messeinheit 32 mit einer Öffnung, in der ein Ende des Tastarmes 29 steckt. Das Ende des Tastarmes 29 wird von einem Federelement 33 in Radialrichtung, d.h. weg vom Zentralelement 26 beaufschlagt.
Es ist ein Wegmesselement 34 vorgesehen, mit dem die Radialposition des Tastarmes 29 in Bezug auf das Zentralelement 26 bestimmt werden kann.
Eine Kommunikationseinrichtung 35 ist in der Lage, drahtlos mit einer nicht dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung zu kommunizieren. Die Kommunikationseinrichtung 35 besitzt eine eigene Stromversorgung, bspw. in Form einer Batterie. Die Kommunikationseinrichtung 35 kann an die nicht dargestellte Sende-/Empfangseinrichtung die Radialpositionen der Tastarme 29 übermitteln. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Reaktorgehäuse 1 Zonen aus dielektrischem Material aufweist, durch welche die drahtlose Datenfernübertragungsstrecke läuft. Zur Energieversorgung besitzt die Messvorrichtung ein Batteriefach, in welchem Batterien angeordnet sind. Das Batteriefach kann dem Zentralelement 26 zugeordnet sein.
Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Tastarm 29 und insbesondere der Tastabschnitt 30 eine Schrägflanke 31. Das den Suszeptor 3 umgebende fest mit dem Reaktorgehäuse 1 verbundene Bauteil 21 besitzt eine Randkante 22, die beim Schließen des Gehäuses entgegen der Pfeilrichtung P in 4 die Schrägflanke 31 beaufschlagt, so dass der Tastarm 29 in seine Tastposition gebracht werden kann. Die Schrägflanken 31 werden von der Randkante 22 in einer Richtung quer zur Erstreckungsrichtung des Tastarmes 29 beaufschlagt, so dass sich der Tastarm 29 in Richtung auf das Zentrum, in dem sich der Zentrierstift 27 befindet, verschiebt. Die Randkante 22 überläuft die Schrägflanke 31, so dass ein Rand der Schrägflanke 31 an einer Kontaktzone des Bauteils 21 anliegt. Der Rand der Schrägflanke 31 kann auf einer Zylindermantelfläche verlaufen.
Die Wegmesselemente 34 erfassen den radialen Abstand des Tastabschnittes 30 vom Zentrum des Suszeptors 3 und damit die dortige Spaltweite S. Durch Verstellen der Verstellmittel 13,14,16 lässt sich die Radialposition des Suszeptors 3 innerhalb des Reaktorgehäuses 1 einstellen und damit lokal die Spaltweite S.
Die Spaltweite S beeinflusst die in der 1 mit Pfeilen dargestellte Gasströmung vom Gaseinlassorgan 6 über das Substrat 5 in das unterhalb des Suszeptors 3 angeordnete Gehäusevolumen 11, in dem sich die Gasabsaugöffnung 8 befindet. Wegen der exzentrischen Lage der Gasabsaugöffnung 8 bildet sich innerhalb des Gasvolumens 11 eine - bezogen auf die Achse des Suszeptors 3 - asymmetrische Gasströmung aus. Durch laterales Verstellen der Lage des Suszeptors 3 und einhergehend damit durch Variation der Spaltweite S lässt sich der Strömungswiderstand der Durchströmungsfläche 10 lokal beeinflussen. Im Wege eines Iterationsverfahrens lässt sich damit bei geschlossenem Reaktorgehäuse 1 und bei Prozessdrücken die optimale Position des Suszeptors 3 finden. Indem die Verstellmittel Schrauben 16 mit einem Feingewinde aufweisen, ist eine insitu-Verstellung im Mikrometerbereich möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung lässt sich die Gasströmung in der Prozesskammer 9 oberhalb des Suszeptors 3 auch durch eine Variation der durch die Spülgasöffnung 18 eintretenden Spülgasströme beeinflussen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass durch diese Spülgasöffnung 18 insgesamt ein Gasfluss, insbesondere ein Ar-Fluss von 100 sccm bis 7000 sccm strömt. Bevorzugt kann der Fluss aber auch in einem Bereich zwischen 500 sccm und 4900 sccm liegen. Anstelle von Ar kann auch N2 als Spülgas verwendet werden.
Durch die Verwendung zweier Heizelemente 19, 20 in unterschiedlichen Radialabständen zum Zentrum des Suszeptors kann das Strömungsprofil ebenfalls beeinflusst werden, indem verschiedene Leistungen in die Heizelemente 19, 20 eingespeist werden. Der Suszeptor besitzt hierzu Höhlungen, in denen ein radial inneres Heizelement 20 und ein dieses umgebende radial äußere Heizelement 19 angeordnet sind.
Durch die Verwendung der Messvorrichtung 25 in Kombination mit den Verstellmitteln 13, 14, 16 kann die Abscheidung einer symmetrischen Schicht auf dem Substrat 5 in Umfangsrichtung erreicht werden. Um diese azimuthale Symmetrie zu erreichen, wird die Spaltweite S optimiert. Mit den beiden Heizeinrichtungen 19, 20 lässt sich ein radiales symmetrisches Schichtprofil zwischen dem Zentrum des Substrates 5 und dessen äußerem Rand 4 einstellen. Muss bspw. die Schichtdicke im Randbereich angehoben werden, so wird die radial äußere Heizeinrichtung 19 mit einer größeren Heizleistung versorgt, so dass dort die Prozesstemperatur angehoben wird. Über die Einspeisung eines Spülgases durch die peripheren Spülgasöffnungen 18 kann das Schichtwachstum ergänzend beeinflusst werden. Durch Einleiten eines Spülflusses können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicke im Randbereich dünner ist. Dies ist eine Folge der Verdünnungswirkung, die mit der Spülgaszufuhr erreicht wird.
Auf dem nicht drehenden Suszeptor 3 kann auf einem einzelnen Substrat 5 eine Schicht abgeschieden werden. Diese wird dann hinsichtlich ihrer Schichtzusammensetzung und ihrer Schichtdicke analysiert. Aus dem Ergebnis dieser Analyse werden Rückschlüsse gewonnen, in welcher Richtung mit den Verstellmitteln 13, 14, 16 der Suszeptor 3 innerhalb des Reaktorgehäuses 1 zu verstellen ist, um bei der Analyse festgestellte Asymmetrien bzw. Inhomogenitäten auszugleichen. Auf der Basis dieser Analysen werden auch die Heizleistungen zum Betrieb der Heizeinrichtungen 19, 20 sowie der Spülgasfluss durch die Spülgasöffnungen 18 optimiert.
Eine Optimierung der lokalen Spaltweite S durch die Lage des Suszeptors 3 in Bezug auf das Reaktorgehäuse 1 kann aber auch mittels mehrerer Substrate vorgenommen werden, die lediglich auf dem Randbereich des Suszeptors 3 angeordnet werden. Bei dem iterativen Verfahren wird in mehreren Schritten zunächst auf dem mindestens einen Substrat eine Schicht abgeschieden und deren Schichteigenschaften insbesondere im Randbereich analysiert. Anhand einer Modellrechnung oder anderweitig gewonnener Erfahrungen wird dann ermittelt, in welcher Richtung der Suszeptor 3 innerhalb des Reaktorgehäuses 1 verlagert werden muss, um die Spaltweite S der Durchströmungsfläche 10 lokal derart zu verändern, dass sich die Schichteigenschaften homogenisieren. Um die Lage des Suszeptors 3 reproduzierbar einstellen zu können, wird die beschriebene Messvorrichtung 25 verwendet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren der Gleichförmigkeit einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor 3 aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht. Die Gleichförmigkeit betrifft dabei die Schichtdicke. Sie kann aber auch die Schichtzusammensetzung betreffen. In einem ersten Einstellschritt wird die Lage des Suszeptors 3 bei geöffneter Prozesskammer eingestellt. In ein oder mehreren Einstellschritten wird die Lage des Suszeptors 3 bei geschlossener Prozesskammer feineingestellt. Insbesondere wird in einem zweiten Einstellschritt die Lage des Suszeptors innerhalb des inneren Randes 2 des Reaktorgehäuses 1 oder eines im Reaktorgehäuse angeordneten Bauteils variiert. Dies erfolgt unter Prozessbedingungen, bspw. bei einem auf einen Prozessdruck abgesenkten Totaldruck innerhalb der Prozesskammer und bei einem auf eine Prozesstemperatur aufgeheizten Suszeptor 3. Innerhalb des Reaktorgehäuses 1 können in den Zeichnungen nicht dargestellte insbesondere optische Sensoren vorgesehen sein, mit denen die Schichtdicke am Rand des Suszeptors 3 einer auf einem dort angeordneten Substrat 5 abgeschiedenen Schicht gemessen werden. Dies kann bspw. über ein Interferometer erfolgen. Mittels Photolumineszenzmessungen kann die Schichtzusammensetzung bestimmt werden. Durch Messen einer oder mehrerer dieser Schichteigenschaften an voneinander verschiedenen Umfangspositionen kann ein ungleichmäßiges Schichtwachstum festgestellt werden. Durch eine anschließende Verschiebung des Suszeptors 3 innerhalb der Durchströmungsfläche 10 kann die Strömung durch die Durchströmungsfläche 10 derart beeinflusst werden, dass an Positionen, wo ein zu großes Schichtwachstum festgestellt worden ist, das Schichtwachstum reduziert wird. Dies erfolgt bspw. dadurch, dass dort die Spaltbreite der Durchströmungsfläche 10 vergrößert wird.
Der zweite Einstellschritt wird mehrfach hintereinander wiederholt, bis eine Maximierung der Gleichförmigkeit der Schichtzusammensetzung mit dieser Methode nicht mehr möglich ist. Dabei wird zunächst eine Schichteigenschaft, bspw. die Schichtdicke, an verschiedenen Umfangspositionen des Suszeptors gemessen, und anschließend wird die Lage des Suszeptors 3 in einer geeigneten Weise geändert.
Ungleichmäßigkeiten in der Schichteigenschaft, bspw. der Schichtdicke, können weiter ausgeglichen werden, indem ein dritter Einstellschritt vorgenommen wird, bei dem ebenfalls die Schichteigenschaft, bspw. die Schichtdicke, zunächst an voneinander verschiedenen Umfangspositionen bestimmt wird und anschließend ein Spülgasfluss an verschiedenen Umfangspositionen dahingehend geändert wird, dass sich beim Abscheiden einer Schicht die Schichteigenschaft dort ändert. Ist bspw. die Schichteigenschaft eine Schichtdicke, so wird der Spülgasfluss an ein oder mehreren Umfangspositionen dahingehend geändert, dass das Schichtwachstum vergrößert oder verkleinert wird. Eine Vergrößerung des Spülgasflusses an einer bestimmten Umfangsstelle führt zu einer dortigen Verminderung der Schichtwachstumsrate. Eine Verminderung des Spülgasflusses führt zu einem dortigen Anstieg der Wachstumsrate.
In einem vierten Einstellschritt kann die Heizleistung einer radial äußeren Heizung 19 modifiziert werden. Durch eine Verminderung der Heizleistung der radial äußeren Heizung 19 wird in einem radial äußeren Bereich das Schichtwachstum vermindert. Durch eine Erhöhung der Heizleistung der radial äußeren Heizung 19 wird das Schichtwachstum erhöht.
Die jeweils aus einem Messschritt und einem Verstellschritt bestehenden zweiten bis vierten Einstellschritte können jeweils mehrfach hintereinander wiederholt werden, wobei die Prozesskammertemperatur und der Prozesskammerdruck nicht geändert werden.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch Verstellmittel 13,14,16 zur Veränderung der Lage des Suszeptors 3 in Bezug auf das Reaktorgehäuse 1 oder das Bauteil 21 zur Variation des Abstandes S zwischen dem äußeren Rand 4 und dem inneren Rand 2 und durch eine Messvorrichtung 25 zur Ermittlung der Lage des Suszeptors 3 in Bezug auf den inneren Rand 2'.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Durchströmungsfläche 10 ein den Suszeptor 3 umgebender Ringspalt ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein den Suszeptor 3 tragender Suszeptorträger 12 einen ersten Flansch 13 mit einer ersten Flanschfläche 13' aufweist und am Reaktorgehäuse 1 ein zweiter Flansch 14 mit einer zweiten Flanschfläche 14' angeordnet ist, wobei der erste Flansch 13 mit dem zweiten Flansch 14 verschieblich verbunden ist, wobei die erste Flanschfläche 13' beim Verschieben des ersten Flansches 13 gegenüber dem zweiten Flansch 14 entlang der zweiten Flanschfläche 14' entlang gleitet.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verstellmittel ein oder mehrere Stellschrauben 16 aufweisen, die jeweils in eine Gewindebohrung des ersten Flansches 13 eingeschraubt sind und die mit einer Stirnfläche 16' am zweiten Flansch 14 angreifen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine oder mehrere der Stellschrauben 16 gegen eine Feder 23 wirkt, die den zweiten Flansch 14 gegen den ersten Flansch 13 abstützt.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptorträger 12 mit einem ersten Ende eines Balgens 15 verbunden ist, dessen zweites Ende mit dem Reaktorgehäuse 1 verbunden ist.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch Spülgasöffnungen 18 zum Einspeisen eines Spülgases in die Durchströmungsfläche 10, wobei die Spülgasöffnungen 18 derart stromaufwärts der Durchströmungsfläche 10 angeordnet sind, dass sich ein durch ein Gaseinlassorgan 6 in eine oberhalb des Suszeptors 3 angeordnete Prozesskammer eingespeistes Prozessgas in der Durchströmungsfläche 10 mit dem Spülgas mischt.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptor 3 ein radial innenliegendes Heizelement 20 und ein dieses umgebendes radial äußeres Heizelement 19 aufweist.
Eine Messvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch die Ermittlung der Lage eines Suszeptors 3 in einem Reaktorgehäuse 1, mit einem an einer vorbestimmten Stelle am Suszeptor 3 befestigbaren Zentralelement 26 und mit einer Mehrzahl von vom Zentralelement 26 bis über einen äußeren Rand 4 des Suszeptors 3 abragenden Tastarmen 29, die jeweils einen Tastabschnitt 30 aufweisen, der in eine berührende Anlage gegen eine Kontaktzone bringbar ist.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kontaktzone von einem inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder gegen ein im Reaktorgehäuse 1 angeordneten Bauteil 21 gebildet ist.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Zentralelement 26 Zentriermittel 27, 28 aufweist, mit denen das Zentralelement 26 in einem Zentrum des Suszeptors 3 festlegbar ist.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messvorrichtung Kommunikationsmittel aufweist zum drahtlosen Datenaustausch durch die Wandung des Reaktorgehäuses 1 hindurch.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messvorrichtung eine Batterie aufweist.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Tastarme 29 von einem Federelement 33 in Richtung weg vom Zentralelement 26 beaufschlagt sind.
Eine Messvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch ein Wegmesselement 34 zur Bestimmung der Lage des Tastarmes 29 gegenüber dem Zentralelement 26.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wegmesselement 34 die Abstände der Tastabschnitte 30 zu einem Zentrum der Messvorrichtung bestimmt.
Eine Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Tastabschnitt 30 eine Schrägflanke 31 aufweist.
Messvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schrägflanken 31 der Tastabschnitte 30 derart angeordnet sind, dass sie bei einem Schließen eines geöffneten Reaktorgehäuses 1 vom inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder von dem im Reaktorgehäuse 1 angeordneten Bauteil 21 derart beaufschlagt werden, dass durch ein Abgleiten des inneren Randes 2 des Reaktorgehäuses 1 oder des Bauteiles 21 an den Schrägflanken 31 die Tastarme 29 auf ein Zentrum des Suszeptors 3 verlagert werden, wobei der Abstand des Tastabschnittes 30 vom Zentrum mittels Wegmesselementen 34 bestimmbar sind.
Ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch die Einstellung der Lage eines Suszeptors 3 in Bezug auf ein Reaktorgehäuse 1 oder ein in dem Reaktorgehäuse 1 angeordnetes Bauteil 21, wobei zwischen einem äußeren Rand 4 des Suszeptors 3 und einem inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder des Bauteiles 21 sich eine Durchströmungsfläche 10 erstreckt und der Abstand S zwischen dem äußeren Rand 4 und dem inneren Rand 2 durch eine Messvorrichtung 25 ermittelt wird und die Lage des Suszeptors 3 in Bezug auf den inneren Rand 2' mit Verstellmitteln 13, 14, 16 verstellt wird, wobei die Messvorrichtung 25 mit einem Zentralelement 26 lösbar an einer vorbestimmten Stelle am Suszeptor 3 befestigt wird und mit Tastabschnitten 30, die von vom Zentralelement 26 bis über den äußeren Rand 4 des Suszeptors 3 abragenden Tastarmen 29 ausgebildet sind, der innere Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder eines im Reaktorgehäuse 1 angeordneten Bauteiles 21 abgetastet wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Tastabschnitte 30 jeweils eine Schrägflanke 31 aufweisen, die beim Schließen eines geöffneten Reaktorgehäuses 1 vom inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder von dem im Reaktorgehäuse 1 angeordneten Bauteil 21 derart beaufschlagt werden, dass sich die Tastarme 29 in Richtung eines Zentrums des Suszeptors 3 verlagern und die Abstände der Tastabschnitte 30 zum Zentrum mittels Wegmesselementen 34 ermittelt werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die von der Messvorrichtung ermittelten Daten zur Lage des Suszeptors 3 mittels Kommunikationsmitteln drahtlos durch die Wandung des Reaktorgehäuses 1 übertragen werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet, ist, dass die Messvorrichtung von einer Batterie mit Leistung versorgt wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lage des Suszeptors 3 bei geschlossenem Reaktorgehäuse 1 und bei einem verminderten Totaldruck innerhalb des Reaktorgehäuses 1 und/ oder einer erhöhten Temperatur des Suszeptors 3 verändert wird.
Ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch die Einstellung der Lage eines Suszeptors 3 in Bezug auf ein Reaktorgehäuse 1 oder ein in dem Reaktorgehäuse 1 angeordnetes Bauteil 21, wobei zwischen einem äußeren Rand 4 des Suszeptors 3 und einem inneren Rand 2 des Reaktorgehäuses 1 oder des Bauteiles 21 sich eine Durchströmungsfläche 10 erstreckt und die Lage des Suszeptors 3 in Bezug auf den inneren Rand 2' mit Verstellmitteln 13, 14, 16 verstellt wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Lage des Suszeptors 3 derart eingestellt wird, dass die laterale Gleichförmigkeit einer Gasströmung oberhalb des Suszeptors oder einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor 3 aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht ein Maximum erreicht.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nach einem ersten Einstellschritt, bei dem die Lage des Suszeptors 3 bei geöffnetem Reaktorgehäuse 1 eingestellt wird, in ein oder mehreren zweiten Einstellschritten die Lage des Suszeptors 3 bei geschlossenem Reaktorgehäuse 1 derart verstellt wird, dass die laterale Gleichförmigkeit einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor 3 aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht ein Maximum erreicht.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nach dem ersten oder zweiten Einstellschritt die laterale Gleichförmigkeit der Schicht weiter dadurch maximiert wird, dass bei geschlossenem Reaktorgehäuse 1 ein Fluss eines Spülgases aus mehreren in Umfangsrichtung um den Suszeptor 3 angeordneten Spülgasöffnungen 18 in die Fläche zwischen dem äußeren Rand 4 und dem inneren Rand 2 variiert wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nach dem ersten, zweiten oder dritten Einstellschritt in einem vierten Einstellschritt die Gleichförmigkeit der Schicht weiter dadurch maximiert wird, dass bei geschlossenem Reaktorgehäuse 1 die Heizleistungen von zumindest zwei Heizelementen 19, 20 zum Heizen des Suszeptors 3 variiert werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite, dritte und/oder vierte Einstellschritt bei einer erhöhten Temperatur und einem verminderten Druck im Reaktorgehäuse 1 durchgeführt wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im zweiten, dritten und/oder vierten Einstellschritt die Schichtdicke der Schicht oder die Zusammensetzung der Schicht an verschiedenen Umfangspositionen des Suszeptors 3 in situ gemessen wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite, dritte und/oder vierte Einstellschritt jeweils mehrfach dadurch wiederholt wird, dass zunächst an verschiedenen Umfangspositionen des Suszeptors 3 die Eigenschaften der Schicht am Rande des Suszeptors 3 gemessen wird und daran anschließend eine Einstellung vorgenommen wird.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsgehalt 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 der Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Reaktorgehäuse
1': Gehäuseoberteil
1": Gehäuseunterteil
2: innerer Rand/Innenwand
2': innerer Rand
3: Suszeptor
4: äußerer Rand
5: Substrat
6: Gaseinlassorgan/Showerhead
7: Gasaustrittsöffnung
8: Gasabsaugöffnung
9: Prozesskammer
10: Durchströmungsfläche
11: Gehäuseabschnitt
12: Suszeptorträger
13: Flansch
13': Flanschfläche
14: Flansch
14': Flanschfläche
15: Balgen
16: Einstellmittel/Schraube
16': Stirnfläche
17: Spülgaskanal
18: Spülgasöffnung
19: radial äußere Heizung
20: radial innere Heizung
21: Bauteil
22: Randkante
23: Feder
24: Kragen
25: Messvorrichtung
26: Zentralelement
27: Zentrierstift
28: Zentrieröffnung
29: Tastarm
30: Tastabschnitt
31: Schrägflanke
32: Messeinheit
33: Federelement
34: Wegmesselement
35: Kommunikationseinrichtung
36: Gewindebohrung
P: Pfeil
S: Spaltweite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8398777 B2 [0003]
US 2016/0010239 A1 [0003]
US 6767429 B2 [0004]
US 7648610 B2 [0004]
US 2012/0024479 A1 [0004]
US 6963043 B2 [0004]

Claims

Messvorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Suszeptors (3) in einem Reaktorgehäuse (1), mit einem an einer vorbestimmten Stelle am Suszeptor (3) befestigbaren Zentralelement (26) und mit einer Mehrzahl von vom Zentralelement (26) bis über einen äußeren Rand (4) des Suszeptors (3) abragenden Tastarmen (29), die jeweils einen Tastabschnitt (30) aufweisen, der in eine berührende Anlage gegen eine Kontaktzone bringbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone von einem inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder einem im Reaktorgehäuse (1) angeordneten Bauteil (21) gebildet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralelement (26) Zentriermittel (27, 28) aufweist, mit denen das Zentralelement (26) in einem Zentrum des Suszeptors (3) festlegbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung Kommunikationsmittel aufweist zum drahtlosen Datenaustausch durch die Wandung des Reaktorgehäuses (1) hindurch.
Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine Batterie aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastarme (29) von einem Federelement (33) in Richtung weg vom Zentralelement (26) beaufschlagt sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Wegmesselement (34) zur Bestimmung der Lage des Tastarmes (29) gegenüber dem Zentralelement (26).
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegmesselement (34) die Abstände der Tastabschnitte (30) zu einem Zentrum der Messvorrichtung bestimmt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastabschnitt (30) eine Schrägflanke (31) aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflanken (31) der Tastabschnitte (30) derart angeordnet sind, dass sie bei einem Schließen eines geöffneten Reaktorgehäuses (1) vom inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder von dem im Reaktorgehäuse (1) angeordneten Bauteil (21) derart beaufschlagt werden, dass durch ein Abgleiten des inneren Randes (2) des Reaktorgehäuses (1) oder des Bauteiles (21) an den Schrägflanken (31) die Tastarme (29) auf ein Zentrum des Suszeptors (3) verlagert werden, wobei der Abstand des Tastabschnittes (30) vom Zentrum mittels Wegmesselementen (34) bestimmbar sind.
Verfahren zur Einstellung der Lage eines Suszeptors (3) in Bezug auf ein Reaktorgehäuse (1) oder ein in dem Reaktorgehäuse (1) angeordnetes Bauteil (21), wobei zwischen einem äußeren Rand (4) des Suszeptors (3) und einem inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder des Bauteiles (21) sich eine Durchströmungsfläche (10) erstreckt und der Abstand (S) zwischen dem äußeren Rand (4) und dem inneren Rand (2) durch eine Messvorrichtung (25) ermittelt wird und die Lage des Suszeptors (3) in Bezug auf den inneren Rand (2') mit Verstellmitteln (13, 14, 16) verstellt wird, wobei die Messvorrichtung (25) mit einem Zentralelement (26) lösbar an einer vorbestimmten Stelle am Suszeptor (3) befestigt wird und mit Tastabschnitten (30), die von vom Zentralelement (26) bis über den äußeren Rand (4) des Suszeptors (3) abragenden Tastarmen (29) ausgebildet sind, der innere Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder ein im Reaktorgehäuse (1) angeordnetes Bauteil (21) abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastabschnitte (30) jeweils eine Schrägflanke (31) aufweisen, die beim Schließen eines geöffneten Reaktorgehäuses (1) vom inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder von dem im Reaktorgehäuse (1) angeordneten Bauteil (21) derart beaufschlagt werden, dass sich die Tastarme (29) in Richtung eines Zentrums des Suszeptors (3) verlagern und die Abstände der Tastabschnitte (30) zum Zentrum mittels Wegmesselementen (34) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Messvorrichtung ermittelten Daten zur Lage des Suszeptors (3) mittels Kommunikationsmitteln drahtlos durch die Wandung des Reaktorgehäuses (1) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung von einer Batterie mit Leistung versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Suszeptors (3) bei geschlossenem Reaktorgehäuse (1) und bei einem verminderten Totaldruck innerhalb des Reaktorgehäuses (1) und/oder einer erhöhten Temperatur des Suszeptors (3) verändert wird.
Verfahren zur Einstellung der Lage eines Suszeptors (3) in Bezug auf ein Reaktorgehäuse (1) oder ein in dem Reaktorgehäuse (1) angeordnetes Bauteil (21), wobei zwischen einem äußeren Rand (4) des Suszeptors (3) und einem inneren Rand (2) des Reaktorgehäuses (1) oder des Bauteiles (21) sich eine Durchströmungsfläche (10) erstreckt und die Lage des Suszeptors (3) in Bezug auf den inneren Rand (2') mit Verstellmitteln (13, 14, 16) verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Suszeptors (3) derart eingestellt wird, dass die laterale Gleichförmigkeit einer Gasströmung oberhalb des Suszeptors oder einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor (3) aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht ein Maximum erreicht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem ersten Einstellschritt, bei dem die Lage des Suszeptors (3) bei geöffnetem Reaktorgehäuse (1) eingestellt wird, in ein oder mehreren zweiten Einstellschritten die Lage des Suszeptors (3) bei geschlossenem Reaktorgehäuse (1) derart verstellt wird, dass die laterale Gleichförmigkeit einer auf ein oder mehreren auf dem Suszeptor (3) aufliegenden Substraten abgeschiedenen Schicht ein Maximum erreicht.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten oder zweiten Einstellschritt die laterale Gleichförmigkeit der Schicht weiter dadurch maximiert wird, dass bei geschlossenem Reaktorgehäuse (1) ein Fluss eines Spülgases aus mehreren in Umfangsrichtung um den Suszeptor (3) angeordneten Spülgasöffnungen (18) in die Fläche zwischen dem äußeren Rand (4) und dem inneren Rand (2) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten, zweiten oder dritten Einstellschritt in einem vierten Einstellschritt die Gleichförmigkeit der Schicht weiter dadurch maximiert wird, dass bei geschlossenem Reaktorgehäuse (1) die Heizleistungen von zumindest zwei Heizelementen (19, 20) zum Heizen des Suszeptors (3) variiert werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, dritte und/ oder vierte Einstellschritt bei einer erhöhten Temperatur und einem verminderten Druck im Reaktorgehäuse (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten, dritten und/ oder vierten Einstellschritt die Schichtdicke der Schicht oder die Zusammensetzung der Schicht an verschiedenen Umfangspositionen des Suszeptors (3) in situ gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, dritte und/ oder vierte Einstellschritt jeweils mehrfach dadurch wiederholt wird, dass zunächst an verschiedenen Umfangspositionen des Suszeptors (3) die Eigenschaften der Schicht am Rande des Suszeptors (3) gemessen wird und daran anschließend eine Einstellung vorgenommen wird.
Eine Messvorrichtung oder ein Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.