DE102020107167B3 - Holding device for wafers, PECVD deposition device and use of the holding device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Halten mehrerer Substrate bei einer plasmaunterstützten Abscheidung einer Schicht aus der Gasphase auf den Substraten, die als Boot für eine PECVD -Abscheidevorrichtung ausgebildet ist und aufweist:- parallel zueinander angeordnete Trägerplatten zum Tragen der Substrate während der Abscheidung, wobei die Trägerplatten gegeneinander isoliert wechselweise mit Anschlüssen eines Wechselspannungsgenerators verbunden sind,- elektrisch isolierende Abstandshalter (11), die zwischen den Trägerplatten angeordnet sind und ausgebildet sind, um die Trägerplatten voneinander zu beabstanden und elektrisch voneinander zu isolieren,- wobei die Abstandshalter (11) jeweils durch eine Ummantelung (12) mit einem Ummantelungs-Innendurchmesser (d1) umgeben sind, der größer als ein Außendurchmesser (D3) des Abstandshalters (11) ist, den sie umgibt, so dass sich ein Hohlraum (4) zwischen der Ummantelung (12) und dem Abstandshalter (11) befindet.Ferner betrifft die Erfindung eine PECVD -Abscheidevorrichtung, die die Haltevorrichtung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung der Haltevorrichtung bei der Abscheidung einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einem Substrat.The invention relates to a holding device for holding a plurality of substrates during plasma-assisted deposition of a layer from the gas phase on the substrates, which is designed as a boat for a PECVD deposition device and has: - carrier plates arranged parallel to one another for supporting the substrates during the deposition, the Carrier plates isolated from one another are alternately connected to connections of an alternating voltage generator, - electrically insulating spacers (11) which are arranged between the carrier plates and are designed to space the carrier plates apart and to isolate them electrically from one another, - the spacers (11) each through a casing (12) with a casing inner diameter (d1) which is larger than an outer diameter (D3) of the spacer (11) which it surrounds, so that a cavity (4) is formed between the casing (12) and the spacer (11). Furthermore, d The invention of a PECVD separation device which has the holding device. The invention also relates to a use of the holding device in the deposition of an electrically conductive layer on a substrate.
Description
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung, eine PECVD-Abscheidevorrichtung und eine Verwendung der Haltevorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Haltevorrichtung zum Halten mehrerer Substrate bei einer plasmaunterstützten Abscheidung einer elektrisch leitfähigen Schicht, insbesondere dotiertes amorphes Silizium, aus der Gasphase auf den Substraten, die als Boot für eine Gasphasen-Abscheidevorrichtung ausgebildet ist.The invention relates to a holding device, a PECVD separating device and a use of the holding device. In particular, the invention relates to a holding device for holding a plurality of substrates during plasma-assisted deposition of an electrically conductive layer, in particular doped amorphous silicon, from the gas phase on the substrates, which is designed as a boat for a gas phase deposition device.
Eine solche Haltevorrichtung ist aus der WO 2014/ 194 892 A1 bekannt. Sie weist mehrere parallel zueinander angeordnete Trägerplatten zum Tragen der Substrate während der Abscheidung auf, wobei die Trägerplatten gegeneinander isoliert wechselweise mit Anschlüssen eines Wechselspannungsgenerators verbunden sind. Die Trägerplatten weisen eine geeignete Halterung wie beispielsweise Substrattaschen, Haltestifte oder dgl. auf, um die Substrate zu halten, wobei einzelne Substrate in der Haltevorrichtung in einem Abstand zueinander gehalten werden müssen, um ein möglichst gleichmäßiges Durchströmen von Gasen durch sämtliche Zwischenräume und die Ausbildung eines Plasmas zwischen den Substraten zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Beschichtung der Substrate zu ermöglichen. Zwischen benachbarten Trägerplatten darf es zudem keine leitende Verbindung geben, damit keine Verlustleistung auftritt und die für das Zünden des Plasmas benötigte Wechselspannung angelegt werden kann. Die Haltevorrichtung weist daher elektrisch isolierende Abstandshalter auf, die zwischen den Trägerplatten angeordnet sind und ausgebildet sind, die Trägerplatten voneinander zu beabstanden und elektrisch voneinander zu isolieren.Such a holding device is known from WO 2014/194 892 A1. It has several carrier plates arranged parallel to one another for supporting the substrates during the deposition, the carrier plates being isolated from one another and alternately connected to connections of an alternating voltage generator. The carrier plates have a suitable holder such as substrate pockets, holding pins or the like. To hold the substrates, with individual substrates in the holding device having to be kept at a distance from one another in order to allow gases to flow as evenly as possible through all the gaps and the formation of a Allow plasmas between the substrates to ensure a uniform coating of the substrates. In addition, there must be no conductive connection between adjacent carrier plates so that no power loss occurs and the alternating voltage required to ignite the plasma can be applied. The holding device therefore has electrically insulating spacers which are arranged between the carrier plates and are designed to space the carrier plates from one another and to isolate them electrically from one another.
Weiterhin beschreibt
Um die Substrate bei einer chemischen Gasphasenabscheidung bzw. einem PECVD-Prozess zu beschichten, werden sie zunächst auf den Trägerplatten der Haltevorrichtung angeordnet und dann in einer Rohr - PECVD Anlage beschichtet.In order to coat the substrates in a chemical vapor deposition or a PECVD process, they are first arranged on the carrier plates of the holding device and then coated in a pipe PECVD system.
Die Substrate werden dabei so auf den Trägerplatten angeordnet, dass sich jeweils zwei Substrate gegeneinander elektrisch isoliert gegenüberliegen und elektrisch leitend mit Anschlüssen eines Wechselspannungsgenerators verbunden sind.The substrates are arranged on the carrier plates in such a way that in each case two substrates are electrically insulated from one another and are electrically conductively connected to connections of an alternating voltage generator.
In einem Rohr-PECVD Prozess wird eine Schicht auf den Substraten abgeschieden, die sich in der Haltevorrichtung befinden. Die Schichtauftragung erfolgt während des PECVD Prozesses aber nicht nur auf Substratoberflächen, sondern auch auf den Abstandshaltern. Dies ist unproblematisch, wenn die Substrate mit einer nicht-leitenden Schicht beschichtet werden. Werden die Substrate aber mit einer leitfähigen Schicht beschichtet, wie z.B. mit Phosphor oder Bor dotiertem amorphem Silizium (a-Si(n)/ a-Si(p)), oder dotiertem Siliziumnitrid (SiNx(n) / SiNx(p)) oder dotiertem Aluminiumoxid (AlOx(n) / AlOx (n)), so werden auch die Abstandshalter zwangsläufig mit einer leitfähigen Schicht versehen. Diese parasitäre, leitfähige Beschichtung der elektrisch isolierenden Abstandshalter führt mit fortschreitender Beschichtungsdauer zu einer zunehmenden Leitfähigkeit der Abstandshalter. Dadurch verliert die Haltevorrichtung ihre elektrische Isolation zwischen den Trägerplatten. Dies führt dazu, dass eine Abscheiderate signifikant mit einer Anzahl an Abscheidungen bzw. Beschichtungen sinkt und dass der elektrische Widerstand zwischen den Trägerplatten deutlich verringert wird. Weiterhin kommt es zu Plasmainstabilitäten durch Funkenbildung (engl. „Arcing“) zwischen den Halteplatten und den beschichteten Abstandshaltern. Zudem kann ein Plasma im Fall einer sehr leitfähigen Schicht auf dem Abstandshalter nicht mehr gezündet werden. In der Folge tritt eine Verlustleistung über die Abstandshalter auf und reduziert die für die Beschichtung effektiv zur Verfügung stehende Leistung, bis eine Abscheidung auf den Substraten nicht mehr möglich ist.In a pipe PECVD process, a layer is deposited on the substrates that are located in the holding device. During the PECVD process, the layer is not only applied to the substrate surface, but also to the spacers. This is not a problem if the substrates are coated with a non-conductive layer. However, if the substrates are coated with a conductive layer, such as amorphous silicon doped with phosphorus or boron (a-Si (n) / a-Si (p)), or doped silicon nitride (SiNx (n) / SiNx (p)) or doped aluminum oxide (AlOx (n) / AlOx (n)), the spacers are inevitably provided with a conductive layer. This parasitic, conductive coating of the electrically insulating spacers leads to an increasing conductivity of the spacers as the duration of the coating progresses. As a result, the holding device loses its electrical insulation between the carrier plates. This has the result that a deposition rate drops significantly with a number of depositions or coatings and that the electrical resistance between the carrier plates is significantly reduced. Furthermore, there is plasma instability due to the formation of sparks ("arcing") between the holding plates and the coated spacers. In addition, in the case of a very conductive layer on the spacer, a plasma can no longer be ignited. As a result, a power loss occurs via the spacers and reduces the power effectively available for the coating until it is no longer possible to deposit on the substrates.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung und eine PECVD-Abscheidevorrichtung bereitzustellen, bei denen ein Verlust der Funktionsfähigkeit verhindert oder reduziert wird und die kostengünstig ist.It is an object of the present invention to provide a holding device and a PECVD separation device in which a loss of functionality is prevented or reduced and which is inexpensive.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine PECVD-Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by a holding device with the features of
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abstandshalter jeweils durch eine Ummantelung mit einem Ummantelungs-Innendurchmesser umgeben sind, der größer als ein Außendurchmesser des Abstandshalters ist, den sie umgibt, so dass sich ein Hohlraum zwischen der Ummantelung und dem Abstandshalter befindet.According to the invention it is provided that the spacers are each surrounded by a casing with a casing inner diameter which is larger than an outer diameter of the spacer that they surround, so that there is a cavity between the shell and the spacer.
Mittels der Ummantelung führt die parasitäre Beschichtung der Abstandshalter durch eine Geometrie und Beschaffenheit der Oberfläche nicht mehr zu einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen sich gegenüberstehenden Substraten und/oder wird die Entstehung der leitfähigen Beschichtung der Abstandshalter auf ein für eine Massenproduktion akzeptables Maß verlangsamt. Ferner ist die Ummantelung eine kostengünstige Lösung für die Massenproduktion.By means of the sheathing, the parasitic coating of the spacers no longer leads to an electrically conductive connection between opposing substrates due to the geometry and nature of the surface and / or the formation of the conductive coating of the spacers is slowed down to an acceptable level for mass production. Furthermore, the jacket is an inexpensive solution for mass production.
Die Ummantelung sowie der Hohlraum zwischen der Ummantelung und dem Abstandshalter verhindern oder reduzieren eine Beschichtung des Abstandshalters währenddes PECVD Prozesses. Dadurch wird die Ausbildung eines leitfähigen Kanals zwischen benachbarten Trägerplatten verhindert oder reduziert, in dem verhindert wird, dass auf den Abstandshaltern ein durchgängiger leitfähiger Firm abgeschieden wird, der einen Potentialausgleich zwischen den Trägerplatten herbeiführen kann. Der Hohlraum wird nicht oder ggf. nur teilweise beschichtet. Somit kann sich keine durchgängig leitfähige Schicht zwischen den Trägerplatten beim PECVD Prozess ausbilden.The cover, as well as the cavity between the cover and the spacer, prevent or reduce coating of the spacer during the PECVD process. This prevents or reduces the formation of a conductive channel between adjacent carrier plates by preventing a continuous conductive firm from being deposited on the spacers, which can bring about potential equalization between the carrier plates. The cavity is not or only partially coated. This means that no continuously conductive layer can form between the carrier plates during the PECVD process.
Das Substrat ist bevorzugt ein Wafer, beispielsweise ein Siliziumwafer. Ein Grundmaterial der Trägerplatten kann Graphit oder carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) oder carbonfaserverstärkten Kohlenstoff (CFC) aufweisen. Vorzugsweise besteht es aus Graphit oder CFK. Ein Grundmaterial aus Graphit hat sich in der Praxis insbesondere bei der Beschichtung von Substraten zur Herstellung von Halbleiterbauelementen wie beispielsweise Solarzellen besonders bewährt. Die Trägerplatten können Aussparungen zum Halten der Substrate aufweisen. Bevorzugt weisen die Trägerplatten Haltepins und/oder Haltenasen auf, um die Substrate zu fixieren.The substrate is preferably a wafer, for example a silicon wafer. A base material of the carrier plates can have graphite or carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or carbon fiber reinforced carbon (CFC). It is preferably made of graphite or CFRP. A base material made of graphite has proven particularly useful in practice, particularly in the coating of substrates for the production of semiconductor components such as solar cells, for example. The carrier plates can have recesses for holding the substrates. The carrier plates preferably have retaining pins and / or retaining lugs in order to fix the substrates.
Der Abstandshalter ist bevorzugt aus einer Keramik gebildet, beispielsweise aus Aluminiumoxidkeramik. Bevorzugt ist er als Hohlzylinder ausgebildet. Der Abstandshalter kann kreiszylindrisch sein und weist bevorzugt einen konstanten Innendurchmesser und/oder einen konstanten Außendurchmesser auf. Der Abstandshalter kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandshalter ein- oder zweiteilig ausgebildet. Wenn der Abstandshalter mehrere Teile aufweist, bevorzugt zweiteilig ist, ist er bevorzugt senkrecht zu seiner Erstreckungsrichtung geteilt, beispielsweise mittig.The spacer is preferably formed from a ceramic, for example from aluminum oxide ceramic. It is preferably designed as a hollow cylinder. The spacer can be circular cylindrical and preferably has a constant inside diameter and / or a constant outside diameter. The spacer can be designed in one or more parts. In a preferred embodiment, the spacer is designed in one or two parts. If the spacer has several parts, preferably in two parts, it is preferably divided perpendicular to its direction of extension, for example in the middle.
Die Ummantelung ist insbesondere weiterhin vorteilhaft, wenn der Abstandshalter aus einer Aluminiumoxidkeramik gebildet ist, die relativ schwer maschinell bearbeitbar ist, so dass üblicherweise dazu spezielle Dreh- und Fräswerkzeuge notwendig sind. Durch die Ummantelung wird der Abstandhalter vor einer Beschichtung während der chemischen Gasphasenabscheidung geschützt, ohne dass der Abstandshalter zur Erzeugung der gewünschten Geometrie maschinell bearbeitet werden muss. Der Abstandshalter und die Ummantelung sind mittels Sinterns herstellbar, und die Haltevorrichtung kann durch einfaches Zusammensetzen wie Übereinanderschieben des Abstandshalters und der Ummantelung bereitgestellt werden. Bevorzugt umgibt die Ummantelung den Abstandshalter teilweise aber nicht vollständig.The sheathing is also particularly advantageous if the spacer is formed from an aluminum oxide ceramic, which is relatively difficult to machine, so that special turning and milling tools are usually necessary for this. The sheathing protects the spacer from being coated during the chemical vapor deposition without the spacer having to be machined to produce the desired geometry. The spacer and the casing can be produced by means of sintering, and the holding device can be provided by simple assembly such as sliding the spacer and the casing over one another. The sheathing preferably partially but not completely surrounds the spacer.
Die Ummantelung umgibt den Abstandshalter bevorzugt hülsenartig. Die Hülse kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen ist aber bevorzugt rund. Bevorzugt ist die Ummantelung als ein Hohlzylinder ausgebildet. Die Ummantelung ist bevorzugt aus einer Keramik ausgebildet, bevorzugt aus einer Aluminiumoxidkeramik. Bevorzugt sind sowohl der Abstandshalter als auch die Ummantelung als Hohlzylinder mit unterschiedlichem Innen- und Außendurchmessern ausgebildet, wobei der Ummantelungs-Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Abstandshalters. Dadurch kann die Haltevorrichtung durch An- und/oder Übereinanderschieben der Ummantelung und des Abstandshalters bereitgestellt werden. Die Haltevorrichtung ist daher einfach herstellbar und kostengünstig und der Hohlraum entsteht auf einfache Weise. Bevorzugt ist der Hohlraum symmetrisch um eine Längsachse des vorzugsweise zylindrischen Abstandshalters.The casing preferably surrounds the spacer in the manner of a sleeve. The sleeve can have any cross section, but is preferably round. The casing is preferably designed as a hollow cylinder. The casing is preferably formed from a ceramic, preferably from an aluminum oxide ceramic. Both the spacer and the casing are preferably designed as hollow cylinders with different inside and outside diameters, the casing inside diameter being greater than the outside diameter of the spacer. As a result, the holding device can be provided by sliding the casing and the spacer onto and / or over one another. The holding device is therefore easy to manufacture and inexpensive, and the cavity is created in a simple manner. The cavity is preferably symmetrical about a longitudinal axis of the preferably cylindrical spacer.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ummantelung von einer oder von zwei benachbarten Trägerplatten beabstandet, während der Abstandshalter im mechanischen Kontakt mit beiden Trägerplatten ist. Dadurch ist die Ummantelung zumindest von einer der Trägerplatten mittels eines Spalts getrennt. An einer oder beiden Seiten der Ummantelung sind eine oder zwei Spalten zwischen der Ummantelung und den Trägerplatte(n) und ein oder zwei Hohlräume zwischen dem Abstandshalter und der Ummantelung derart ausgebildet, dass der Abstandhalter nicht oder nur teilweise in Abhängigkeit von einer Eindringtiefe des Plasmas beschichtet wird. Die Ummantelung bildet eine Dunkelraum-Abschirmung aus. Ladungsträger in einem Plasma haben eine definierte mittlere freie Weglänge und können - insbesondere bei einem kleinen Spalt - aufgrund des Plasma-Dunkelraum-Abschirmungseffekts nicht in den Hohlraum eindringen. Somit kann sich keine durchgängige leitfähige Schicht zwischen den Trägerplatten in einem PECVD Prozess ausbilden.In a preferred embodiment, the casing is spaced from one or two adjacent carrier plates, while the spacer is in mechanical contact with both carrier plates. As a result, the casing is separated from at least one of the carrier plates by means of a gap. On one or both sides of the casing, one or two gaps between the casing and the carrier plate (s) and one or two cavities between the spacer and the casing are formed in such a way that the spacer is not or only partially coated depending on a penetration depth of the plasma becomes. The casing forms a dark room shield. Charge carriers in a plasma have a defined mean free path and - especially if there is a small gap - cannot penetrate the cavity due to the plasma dark room shielding effect. This means that no continuous conductive layer can form between the carrier plates in a PECVD process.
Bevorzugt erstrecken sich der Abstandshalter und die Ummantelung entlang einer Erstreckungsrichtung, wobei eine Länge der Ummantelung entlang der Erstreckungsrichtung kleiner ist als eine Länge des Abstandshalters entlang der Erstreckungsrichtung. Die Erstreckungsrichtung läuft vorzugsweise entlang einer Längsachse des vorzugsweise zylindrischen Abstandshalters. Die Länge des Abstandshalters liegt beispielsweise im Bereich von 8 bis 12mm, während die Länge der Ummantelung beispielsweise im Bereich von 5 bis 11 mm liegt, während der Hohlraum beispielsweise eine Breite senkrecht zur Erstreckungsrichtung aufweist, die im Bereich von 0,5 bis 3,0 mm liegt.The spacer and the casing preferably extend along an extension direction, a length of the casing along the extension direction being smaller than a length of the spacer along the extension direction. The direction of extension preferably runs along a longitudinal axis of the preferably cylindrical spacer. The length of the spacer is, for example, in the range from 8 to 12 mm, while the length of the casing is, for example, in the range from 5 to 11 mm, while the cavity has, for example, a width perpendicular to the direction of extension that is in the range from 0.5 to 3.0 mm lies.
Bevorzugt weist die Ummantelung weiterhin einen Verbindungsabschnitt auf. Unter dem Ausdruck „Verbindungsabschnitt“ ist ein Abschnitt der Ummantelung zu verstehen, der sich weiterhin senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Ummantelung erstreckt.The casing preferably also has a connecting section. The expression “connecting section” is to be understood as meaning a section of the casing which further extends perpendicularly or essentially perpendicularly to the direction in which the casing extends.
Der Verbindungsabschnitt ist bevorzugt an einem der beiden Enden der Ummantelung ausgebildet.The connecting section is preferably formed at one of the two ends of the casing.
Alternativ bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt mittig oder zentral ausgebildet ist, wenn der Abstandshalter zweiteilig ausgebildet ist. Wenn der zweiteilige Abstandshalter mittels des Verbindungsabschnitts der Ummantelung verbunden ist, hat das den Vorteil, das so zwei Hohlräume bei einer festen Verbindung zwischen dem Abstandshalter und der Ummantelung entstehen. Bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt mittig entlang der Erstreckungsrichtung positioniert. Er ist bevorzugt zwischen den beiden Teilen des Abstandshalters eingeklemmt.Alternatively, the connecting section is preferably designed centrally or centrally if the spacer is designed in two parts. If the two-part spacer is connected by means of the connecting section of the casing, this has the advantage that two cavities are thus created with a firm connection between the spacer and the casing. The connecting section is preferably positioned centrally along the direction of extent. It is preferably clamped between the two parts of the spacer.
Bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt in einer ersten Variante mit dem Abstandshalter verbunden oder in Berührung, den die Ummantelung umgibt. Der Verbindungsabschnitt ist bevorzugt mittig oder bevorzugter an einem Ende der Ummantelung angeordnet. Bevorzugt weist die Ummantelung einen Hohlzylinderabschnitt und den sich senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht dazu erstreckenden Verbindungsabschnitt auf. Dadurch ist sie als Hohlzylinder mit Boden ausgebildet. Bevorzugt weist der Verbindungsabschnitt einen Verbindungsabschnitt-Innendurchmesser auf, der gleich einem Außendurchmesser des Abstandshalters ist, während der Hohlzylinder-Innendurchmesser der Ummantelungs-Innendurchmesser ist.In a first variant, the connecting section is preferably connected to or in contact with the spacer which the casing surrounds. The connecting section is preferably arranged in the middle or, more preferably, at one end of the casing. The casing preferably has a hollow cylinder section and the connecting section extending perpendicularly or essentially perpendicularly thereto. As a result, it is designed as a hollow cylinder with a bottom. The connecting section preferably has a connecting section inside diameter which is equal to an outside diameter of the spacer, while the hollow cylinder inside diameter is the casing inside diameter.
Eine derartige Haltevorrichtung kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Ummantelung mit dem Hohlzylinderabschnitt und dem Verbindungsabschnitt mit ihren jeweiligen Innendurchmessern über den Abstandshalter geschoben ist, sodass sich der Hohlraum aufgrund dessen ausbildet, dass der Verbindungsabschnitt-Durchmesser im Wesentlichen gleich zu dem Außendurchmesser des Abstandshalters ist und der Ummantelungs-Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Abstandshalters. Eine derartige Haltevorrichtung kann aber beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass ein Ummantelungs-Vorläufer, der den Verbindungsabschnitt und den Verbindungsabschnitt-Innendurchmesser entlang seiner Erstreckungsrichtung aufweist über den Abstandshalter geschoben wird und der Hohlzylinderabschnitt anschließend ausgefräst oder angefast wird, sodass der Ummantelungs-Innendurchmesser ausgebildet wird, der größer ist als der Außendurchmesser des Abstandshalters. Beim Betrieb der Haltevorrichtung in einer Gasphasen-Abscheidevorrichtung bzw. PECVD-Abscheidevorrichtung wie einer Rohr PECVD Anlage bildet sich eine elektrisch leitfähige Schicht nur an Rändern des Hohlraums zwischen der Ummantelung und dem Abstandshalters aus, da das Beschichtungsplasma nicht vollständig in den Hohlraum eindringt aufgrund des Prinzips der Dunkelraumabschirmung.Such a holding device can be provided, for example, in that the casing with the hollow cylinder section and the connecting section with their respective inner diameters is pushed over the spacer, so that the cavity is formed due to the fact that the connecting section diameter is essentially the same as the outer diameter of the spacer and the shell inside diameter is larger than the outside diameter of the spacer. Such a holding device can, however, be provided, for example, in that a sheathing precursor, which has the connecting section and the connecting section inner diameter along its direction of extension, is pushed over the spacer and the hollow cylinder section is then milled or chamfered so that the sheathing inner diameter is formed, which is larger than the outer diameter of the spacer. When the holding device is operated in a gas phase separation device or PECVD separation device such as a pipe PECVD system, an electrically conductive layer only forms at the edges of the cavity between the casing and the spacer, since the coating plasma does not completely penetrate the cavity due to the principle the dark room shield.
Alternativ bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt zwischen dem Abstandshalter, den die Ummantelung umgibt, und einer der Trägerplatten angeordnet, den dieser Abstandshalter von einer weiteren Trägerplatte beabstandet. Die zweite Variante entspricht der ersten Variante mit dem Unterschied, dass der Verbindungsabschnitt nicht auf dem Abstandshalter angeordnet ist, sondern angrenzend zu ihm. Auch bei Betrieb der Haltevorrichtung gemäß der zweiten Variante bei einer PECVD-abscheidung bildet sich eine elektrisch leitfähige Schicht nur an Rändern des Hohlraums aus, da das Beschichtungsplasma aufgrund des Prinzips der Dunkelraumabschirmung nicht vollständig in den Hohlraum eindringt.As an alternative, the connecting section is preferably arranged between the spacer which the casing surrounds and one of the carrier plates, which this spacer separates from a further carrier plate. The second variant corresponds to the first variant with the difference that the connecting section is not arranged on the spacer, but rather adjacent to it. Even when the holding device according to the second variant is operated with a PECVD deposition, an electrically conductive layer only forms at the edges of the cavity, since the coating plasma does not completely penetrate the cavity due to the principle of dark room shielding.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ummantelung einen variierenden Ummantelungs-Innendurchmesser auf. Der Ummantelungs-Innendurchmesser kann konstant an- oder absteigend d.h. rampenförmig ausgebildet sein oder wellenförmig variieren. Bevorzugt verjüngt sich der Ummantelungs-Innendurchmesser in Richtung zum Verbindungsabschnitt, wenn die Ummantelung den Verbindungsabschnitt aufweist. Bevorzugter variiert der Ummantelungs-Innendurchmesser zwischen einem Durchmesser, der im Wesentlichen gleich zu einem Außendurchmesser des Abstandshalter ist, den die Ummantelung umgibt, und mindestens einem Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Abstandshalters. Wenn die Ummantelung den Verbindungsabschnitt und den Hohlzylinderabschnitt aufweist, variiert bevorzugt der Hohlzylinder-Innendurchmesser, während der Verbindungsabschnitt-Durchmesser bevorzugt konstant ist.In a preferred embodiment, the casing has a varying casing inside diameter. The casing inner diameter can be designed to be constantly increasing or decreasing, that is to say in a ramp shape, or can vary in an undulating manner. The casing inner diameter preferably tapers in the direction of the connecting section when the casing has the connecting section. More preferably, the shell inner diameter varies between a diameter that is substantially equal to an outer diameter of the spacer that the shell surrounds and at least one diameter that is greater than the outer diameter of the spacer. If the casing has the connecting section and the hollow cylinder section, the hollow cylinder inner diameter preferably varies, while the connecting section diameter is preferably constant.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Haltevorrichtung weiterhin ein Verbindungselement auf, das die Ummantelung und den Abstandshalter miteinander verbindet. Eine derartige Haltevorrichtung wird beispielsweise dadurch realisiert, dass das Verbindungselement an dem Abstandshalter angebracht ist und die Ummantelung an dem Verbindungselement angebracht ist. Beispielsweise wird die Verbindung durch Aufschieben der genannten Bauteile eines über das andere realisiert. Das Verbindungselement weist bevorzugt einen Verbindungselement-Innendurchmesser und einen Verbindungselement-Außendurchmesser auf, wobei bevorzugt der Verbindungselement-Innendurchmesser im Wesentlichen gleich zu dem Außendurchmesser des Abstandshalters ist und der Verbindungselement-Außendurchmesser im Wesentlichen gleich zu dem Ummantelungs-Innendurchmesser ist.In a preferred embodiment, the holding device furthermore has a connecting element which connects the casing and the spacer to one another. Such a holding device is realized, for example, in that the connecting element is attached to the spacer and the casing is attached to the connecting element. For example, the connection is realized by sliding the named components one over the other. The connecting element preferably has a connecting element inside diameter and a connecting element outside diameter, wherein the connecting element inside diameter is preferably essentially the same as the outside diameter of the spacer and the connecting element outside diameter is essentially the same as the sheathing inside diameter.
Bevorzugt ist das Verbindungselement als ein Ring ausgebildet. Der Ring weist bevorzugt eine Länge entlang der Erstreckungsrichtung der Ummantelung und des Abstandshalters auf, die kleiner ist als die Länge der Ummantelung entlang der Erstreckungsrichtung, die weiterhin bevorzugt kleiner ist als die Länge des Abstandshalters entlang der Erstreckungsrichtung. Bevorzugt ist der Ring mittig oder zentriert auf dem Abstandshalter angeordnet, so dass zwei Hohlräume zwischen der Ummantelung und dem Abstandshalter ausgebildet sind, die durch den Ring voneinander getrennt sind, und zwei Spalten zwischen der Ummantelung und den Trägerplatten ausgebildet ist, die der Abstandshalter beabstandet. Alternativ bevorzugt ist der Ring angrenzend zu einer der beiden durch den Abstandshalter beabstandeten Trägerplatten angeordnet, so dass ein Hohlraum zwischen der Ummantelung und dem Abstandshalter ausgebildet ist und ein Spalt zwischen der Ummantelung und der anderen Trägerplatte ausgebildet, die nicht an den Ring angrenzt. Bei Betrieb der Haltevorrichtung in einer PECVD-Abscheidevorrichtung wie einer Rohr PECVD Anlage bildet sich eine elektrisch leitfähige Schicht nur an Rändern des Hohlraums oder der Hohlräume aus, da das Beschichtungsplasma nicht vollständig in den Hohlraum oder die Hohlräume aufgrund des Prinzips der Dunkelraumabschirmung eindringt.The connecting element is preferably designed as a ring. The ring preferably has a length along the extension direction of the casing and the spacer which is smaller than the length of the casing along the extension direction, which is furthermore preferably smaller than the length of the spacer along the extension direction. The ring is preferably arranged in the middle or centered on the spacer, so that two cavities are formed between the casing and the spacer, which are separated from one another by the ring, and two gaps are formed between the casing and the carrier plates, which are spaced apart by the spacer. Alternatively, the ring is preferably arranged adjacent to one of the two carrier plates spaced apart by the spacer, so that a cavity is formed between the casing and the spacer and a gap is formed between the casing and the other carrier plate that does not adjoin the ring. When the holding device is operated in a PECVD separation device such as a pipe PECVD system, an electrically conductive layer only forms at the edges of the cavity or cavities, since the coating plasma does not completely penetrate into the cavity or cavities due to the principle of dark room shielding.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle der mindestens zwei Trägerplatten über eine oder mehrere Stangen miteinander verbunden und die Abstandhalter jeweils in Form einer Hülse die Stangen umgebend angeordnet. Die alle Trägerplatten verbindenden Stangen sind bevorzugt ebenfalls aus einer Keramik bevorzugt Aluminiumoxidkeramik gebildet. Die Stangen sind bevorzugt als Vollzylinder ausgebildet. Bevorzugter sind sie als Gewindestange ausgebildet, die mit einem Gegenelement versehen werden kann, um mit diesem zur Ausbildung einer Spanneinheit zusammenzuwirken.In a preferred embodiment, all of the at least two carrier plates are connected to one another via one or more rods and the spacers are each arranged in the form of a sleeve surrounding the rods. The rods connecting all the carrier plates are preferably also formed from a ceramic, preferably aluminum oxide ceramic. The rods are preferably designed as solid cylinders. They are more preferably designed as a threaded rod which can be provided with a counter-element in order to interact with it to form a clamping unit.
Bevorzugt sind die Ummantelung und der Abstandshalter einstückig ausgebildet. Dieses einstückig ausgebildete Teil aus Ummantelung und Abstandshalter ist bevorzugt über den Verbindungsabschnitt verbunden, der an einem Ende der Erstreckungsrichtung des Abstandshalters und der Ummantelung angeordnet sein kann, aber nicht muss, sondern auch beispielsweise mittig oder zentriert angeordnet sein kann. Alternativ bevorzugt sind die Ummantelung und der Abstandshalter zwei separat ausgebildete Teile. Die beiden separat ausgebildeten Teile sind in der Haltevorrichtung entweder übereinander geschoben, so dass sie verbunden sind, oder mittels des Verbindungselements verbunden. Die zweistückige Ausbildung hat gegenüber der einstückigen Ausbildung den Vorteil, dass die Ummantelung und der Abstandshalter zur Herstellung der Verbindung zwischen ihnen zusammensetzbar sind und nicht durch Ausdrehen oder Zusammensintern hergestellt werden müssen, so dass die Haltevorrichtung einfacher herstellbar ist. Insbesondere, wenn die Ummantelung und der Abstandshalter aus einer Keramik gefertigt sind, sind sie schwer maschinell bearbeitbar, daher ist es vorteilhaft die Ummantelung und den Abstandshalter als zwei einfache Teile bevorzugt als zwei Hülsen zu fertigen und in der Haltevorrichtung zu montieren, wobei die Ummantelung ggf. den Verbindungsabschnitt in Form eines Hülsenbodens aufweist.The casing and the spacer are preferably designed in one piece. This one-piece part made of casing and spacer is preferably connected via the connecting section, which can be arranged at one end of the extension direction of the spacer and the casing, but does not have to, but can also be arranged, for example, in the middle or centered. Alternatively, the casing and the spacer are preferably two separately formed parts. The two separately formed parts are either pushed over one another in the holding device so that they are connected, or connected by means of the connecting element. The two-piece design has the advantage over the one-piece design that the casing and the spacer can be assembled to establish the connection between them and do not have to be made by turning or sintering together, so that the holding device can be manufactured more easily. In particular, if the casing and the spacer are made of ceramic, they are difficult to machine, so it is advantageous to manufacture the casing and the spacer as two simple parts, preferably as two sleeves, and to mount them in the holding device Has the connecting section in the form of a sleeve base.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine PECVD-Abscheidevorrichtung, die die Haltevorrichtung nach einer oder mehrerer der vorangehenden beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Bevorzugt ist die PECVDAbscheidevorrichtung eine Rohr-PECVD-Anlage.The invention further relates to a PECVD separation device which has the holding device according to one or more of the embodiments described above. The PECVD separation device is preferably a pipe PECVD system.
Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung der Haltevorrichtung bei der Abscheidung von einer oder mehreren elektrisch leitfähigen Schichten auf einem Substrat wie einem Wafer.The invention also relates to a use of the holding device in the deposition of one or more electrically conductive layers on a substrate such as a wafer.
Bevorzugt ist die Haltevorrichtung zur Verwendung in einer PECVD-Abscheidevorrichtung vorgesehen, in der eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichten abgeschieden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die abzuscheidende elektrisch leitfähige Schicht eine dotierte Schicht, bevorzugter eine dotierte amorphe Silizium- (aSi(n) oder aSi(p)), Siliziumcarbid-(Sic(n) oder SiC(p)), Siliziumnitrid- (SiNx(n) oder SiNx(p)), Siliziumoxynitrid- (SiNxOy(n) oder SiNxOy(p)) oder Aluminiumoxid-(AlOx(n) oder AlOx(p)) Schicht.The holding device is preferably intended for use in a PECVD deposition device in which one or more electrically conductive layers are deposited. In a preferred embodiment, the electrically conductive layer to be deposited is a doped layer, more preferably a doped amorphous silicon (aSi (n) or aSi (p)), silicon carbide (Sic (n) or SiC (p)), silicon nitride (SiNx) (n) or SiNx (p)), silicon oxynitride (SiN x O y (n) or SiN x O y (p)) or aluminum oxide (AlOx (n) or AlOx (p)) layer.
Bevorzugt wird die Haltevorrichtung zur Abscheidung einer Schicht verwendet, wobei die Dotanten-Konzentration in der Schicht > 1019 cm-3 ist. Der Dotand ist bevorzugt Phosphor oder Bor.The holding device is preferably used to deposit a layer, the dopant concentration in the layer being> 10 19 cm -3 . The dopant is preferably phosphorus or boron.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den Figuren gezeigt und nachfolgend exemplarisch beschrieben. Es zeigen schematisch und nicht maßstabsgetreu:
-
1 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß Stand der Technik; -
2 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; -
3 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
4 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; -
5 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; und -
6 eine Teil-Querschnittsansicht einer Haltevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
-
1 a partial cross-sectional view of a holding device according to the prior art; -
2 a partial cross-sectional view of a holding device according to a first embodiment; -
3 a partial cross-sectional view of a holding device according to a second embodiment; -
4th a partial cross-sectional view of a holding device according to a third embodiment; -
5 a partial cross-sectional view of a holding device according to a fourth embodiment; and -
6th a partial cross-sectional view of a holding device according to a fifth embodiment.
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD Abscheidevorrichtung angeordnet, wobei während der PECVD Abscheidung eine Schicht
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD-Abscheidevorrichtung, beispielsweise einer Rohr-PECVD-Anlage angeordnet, wobei sich während des PECVD Prozesses die Schicht
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD-Abscheidevorrichtung angeordnet, wobei sich während des PECVD Prozesses die Schicht
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD Abscheidevorrichtung angeordnet, wobei sich während der PECVD Abscheidung die Schicht
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD -Abscheidevorrichtung angeordnet, wobei sich während der PECVD Abscheidung die Schicht
Bei Betrieb ist die Haltevorrichtung in einer PECVD -Abscheidevorrichtung angeordnet, wobei sich während der PECVD Abscheidung die Schicht
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- d1d1
- Ummantelungs-InnendurchmesserSheath inner diameter
- d2d2
- Ummantelungs-AußendurchmesserSheath outer diameter
- D3D3
- Außendurchmesser des AbstandhaltersOutside diameter of the spacer
- D4D4
- Verbindungselement-InnendurchmesserFastener inside diameter
- D5D5
- Verbindungselement-AußendurchmesserFastener outer diameter
- EE.
- ErstreckungsrichtungDirection of extension
- L1L1
- Länge der UmmantelungLength of the sheath
- L2L2
- Länge des AbstandshaltersLength of the spacer
- 11
- AbstandshalterSpacers
- 22
- Stangepole
- 33
- elektrisch leitfähige Schichtelectrically conductive layer
- 44th
- Hohlraumcavity
- 55
- Spaltgap
- 1111
- AbstandshalterSpacers
- 1212th
- UmmantelungSheathing
- 1313th
- VerbindungselementConnecting element
- 121121
- VerbindungsabschnittConnection section
- 122122
- HohlzylinderabschnittHollow cylinder section
Claims (10)
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