DE102020110570A1

DE102020110570A1 - CVD-Verfahren und CVD-Reaktor mit austauschbaren mit dem Substrat Wärme austauschenden Körpern

Info

Publication number: DE102020110570A1
Application number: DE102020110570.3A
Authority: DE
Inventors: Georg Quartier
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-10-21
Also published as: WO2021209578A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Behandeln mindestens eines Substrates (7) oder zum Abscheiden einer Mehrzahl von Schichten auf mindestens einem Substrat (7) in einer Prozesskammer (8) eines CVD-Reaktors (1), wobei nacheinander bei verschiedenen Temperaturen, Totalgasdrucken und/oder Strömungsgeschwindigkeiten mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, wobei während zumindest eines ersten Prozessschrittes zumindest ein erster Körper (3, 4, 5) in der Prozesskammer (8) angeordnet ist, der aufgrund seiner Position in der Prozesskammer (8), seiner äußeren Gestalt oder Beschaffenheit das Behandlungsergebnis oder das Wachstum der in einem Prozessschritt abgeschiedenen Schicht beeinflusst. Bei jedem der mehreren Prozessschritte beeinflusst der Körper das Temperaturprofil der Substratoberfläche anders. Zur Vermeidung dieses Nachteils sieht die Erfindung vor, dass mehrere derartige Körper verwendet werden, die jeweils für einen der Prozessschritte optimiert sind und zwischen den Prozessschritten ausgetauscht werden.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Behandeln mindestens eines Substrates oder zum Abscheiden einer Mehrzahl von Schichten auf mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors, wobei nacheinander bei verschiedenen Temperaturen, Totalgasdrucken und/oder Strömungsgeschwindigkeiten mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, wobei während zumindest eines ersten Prozessschrittes zumindest ein erster Körper in der Prozesskammer angeordnet ist, der aufgrund seiner Position in der Prozesskammer, seiner äußeren Gestalt oder Beschaffenheit das Behandlungsergebnis oder das Wachstum der in einem Prozessschritt abgeschiedenen Schicht beeinflusst.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem eine Prozesskammer aufweisenden CVD-Reaktor, einem in der Prozesskammer angeordneten Suszeptor zur Aufnahme mindestens eines Substrates, einer Heizeinrichtung, um den Suszeptor und das Substrat auf eine erhöhte Temperatur aufzuheizen, zumindest einem in der Prozesskammer angeordneten ersten Körper, der in einer derartigen Nähe zum Substrat angeordnet ist, dass er einen Wärmefluss zum oder vom Substrat beeinflusst, und mit einer Transporteinrichtung, um zumindest den ersten Körper an einer vorbestimmten Stelle in die Prozesskammer einzusetzen und aus der Prozesskammer zu entnehmen.
Stand der Technik
Verfahren und CVD-Reaktoren der zuvor beschriebenen Art werden im Stand der Technik verwendet, um auf insbesondere einkristallinen Halbleitersubstraten in aufeinanderfolgenden Prozessschritten Schichten abzuscheiden. Die Schichten werden bei voneinander verschiedenen Prozessparametern abgeschieden, wobei sich die Prozessparameter unter anderem durch die Prozesstemperatur und den Totaldruck in der Prozesskammer sowie eine Strömungsgeschwindigkeit durch die Prozesskammer unterscheiden können. Die Prozesstemperaturen liegen üblicherweise in einem Bereich zwischen 600°C und 800°C.
Die US 5 431 737 beschreibt einen Substratträger, der gegen einen anderen gleichgestalteten Substratträger ausgetauscht werden kann. In jedem Prozessschritt ist zwar nicht derselbe aber ein gleichgestalteter Substratträger in der Prozesskammer.
Die US 2018/0019107 A1 offenbart ein Verfahren zum Abscheiden von Schichten in einer Plasmabeschichtungsanlage. Mit einer Greifereinrichtung können Körper in und aus der Prozesskammer gebracht werden.
Die US 2019/0088531 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Anordnen von ringförmigen Körpern in einer Prozesskammer.
Aus der WO 2019/152751 A2 ist die Positionierung eines Zentrierrings in einer Prozesskammer bekannt.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere zum Abscheiden einer Schichtenfolge auf Substraten, bei dem zumindest zwei Schichten bei verschiedenen Prozessparametern durchgeführt werden, haben verschiedene Körper in der Prozesskammer einen Einfluss auf das Temperaturprofil und insbesondere das laterale Temperaturprofil der Oberfläche des Substrates. Ein gleichmäßiges Temperaturprofil ist für das Abscheiden homogener Schichten erforderlich. Bei den Körpern kann es sich um scheibenförmige Substrathalter handeln, auf denen das Substrat aufliegt oder um Tragringe, die verwendet werden, um das Substrat mit einem Greifer zu handhaben. Derartige Ringe sind beispielsweise bekannt aus der DE 10 2005 018 162 A1 oder der DE 10 2018 113 400 A1 . Die Transportringe haben einen radial äußeren Rand, der einen Substrathalter übergreift, sodass dieser Rand von Fingern eines Greifers untergriffen werden kann. Bei den Körpern kann es sich darüber hinaus auch um Abdeckringe handeln, die beispielsweise von einem Transportring getragen sind und das Substrat umgeben. Diese Körper werden von einer Heizeinrichtung aufgeheizt, die auch einen Suszeptor, der das Substrat oder den das Substrat tragenden Substrathalter aufheizt. Bei den voneinander verschiedenen Prozessparametern stellt sich innerhalb der Prozesskammer ein individuell von den Prozessparametern abhängiges Temperaturprofil ein. Dies schließt unterschiedliche Temperaturen oder Temperaturdifferenzen zwischen Substrat und dem Körper, beispielsweise dem Substrathalter, dem Tragring oder dem Abdeckring ein. Als Folge dessen wird das Substrat bei den voneinander verschiedenen Prozessschritten in unterschiedlicher Weise lokal gekühlt oder beheizt. Der Wärmefluss vom Substrat bzw. zum Substrat von einem der Körper ist bei den verschiedenen Prozessparametern verschieden, was zur Folge hat, dass das Temperaturprofil insbesondere der Oberfläche des Substrates nicht optimal ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Nachteile zu beheben und insbesondere Maßnahmen zu ergreifen, mit denen das Temperaturprofil der Oberfläche des Substrates bei den verschiedenen Prozessparametern unterschiedlicher Prozessschritte möglichst homogen ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Prozessschritte mit einem ersten Körper und zumindest ein weiterer der Prozessschritte ohne den ersten Körper durchgeführt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass zu einem ersten Körper, beispielsweise einem Substrathalter, einem Transportring oder einem Abdeckring ein zweiter Körper korrespondiert. Der zweite Körper kann nach der Entnahme des ersten Körpers aus der Prozesskammer in die Prozesskammer gebracht werden und dort an derselben Stelle positioniert werden, an der während des ersten Prozessschrittes der erste Körper positioniert war. Wesentlich ist, dass sich die beiden Körper hinsichtlich ihrer Beeinflussung der Temperaturverteilung auf dem Substrat unterscheiden. Die Körper können sich durch ihre Oberfläche unterscheiden, beispielsweise können die Oberflächen andere Reflexivitäten aufweisen. Die Körper können sich auch durch ihren Werkstoff unterscheiden, beispielsweise können die Körper voneinander verschiedene Wärmekapazitäten oder Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Ferner können sich die Körper durch ihre Geometrie unterscheiden, beispielsweise können sich zwei Körper, die jeweils einen Abdeckring ausbilden, durch ihre Materialstärke oder durch ihre Wandungsdicke unterscheiden. Zwei Körper, die jeweils einen Tragring ausbilden, können sich ebenfalls durch ihre Materialstärke oder durch eine Wandungsstärke unterscheiden. Zwei Körper, die jeweils eine Substrathalter ausbilden, können sich ebenfalls durch eine Materialstärke oder durch einen Durchmesser unterscheiden. Zwei Substrathalter können sich zudem durch die Gestaltung der zum vom Substrathalter getragenen Substrat weisenden Oberfläche unterscheiden. Diese Oberfläche kann eine andere Rauheit aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass Tragvorsprünge, die aus der Oberfläche des Substrathalters hervorragenden, um das Substrat punktuell oder linienförmig zu untergreifen, eine andere Höhe oder eine andere Geometrie aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche, oberhalb der das Substrat gelagert ist, einwärts oder auswärts gewölbt ist. Der Grad der Wölbung kann verschieden sein. Im Wesentlichen ist vorgesehen, dass sich der erste Körper und der gegen den ersten Körper austauschbare zweite Körper sich hinsichtlich ihrer im in der Prozesskammer eingebauten Zustand das Temperaturprofil des Substrates beeinflussende Eigenschaften unterscheiden. Die beiden Körper sind insbesondere derart verschieden, dass sie sich unter ansonsten gleichen Bedingungen, wie insbesondere Temperaturen, Gasdrucken und Gasflüssen hinsichtlich ihres Wärmeaustausches zum Substrat unterscheiden. Der Einsatz der voneinander verschiedenen Körper erfolgt derart, dass jeweils der Körper bei den gegebenen Prozessparametern die zur Erreichung eines gleichförmigen Temperaturprofils auf der Substratoberfläche optimalen Eigenschaften aufweist. Es wird jeweils der mit dem Substrat in optimaler Weise zusammenwirkende Körper verwendet. Es kann vorgesehen sein, dass bei jedem Prozessschritt ein anderer Körper zusammen mit dem Substrat verwendet wird. Es können somit Abdeckringe oder Transportringe verwendet werden, deren Verwendung zu einer relativen Temperaturverminderung im Randbereich des Substrates führt oder alternativ dazu Abdeckringe oder Transportringe, deren Verwendung zu einer relativen Temperaturerhöhung im Randbereich des Substrates führt. In analoger Weise können entweder solche Substrathalter verwendet werden, deren Verwendung zu einer relativen Temperaturverminderung im Zentralbereich des Substrates führt oder alternativ dazu Substrathalter, deren Verwendung zu einer relativen Temperaturerhöhung im Zentralbereich des Substrates führt. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Körper, also insbesondere der Substrathalter, der Transportring oder ein Abdeckring zusammen mit dem Substrat aus der Prozesskammer entnommen. Dies kann mit einer Transporteinrichtung, beispielsweise mit einem Greifer, automatisiert erfolgen. Eine Wand der Prozesskammer hat hierzu eine Be- und Entladeöffnung, durch die der Greifer hindurchgreifen kann, um das das Substrat aufweisende Ensemble zu greifen. Das Ensemble kann aus dem Substrathalter, dem Transportring und dem Abdeckring sowie dem Substrat bestehen. Bevorzugt besteht das Ensemble aber nur aus Transportring und Substrat oder Transportring, Substrat und Abdeckring. Außerhalb der Prozesskammer wird zumindest einer dieser Körper, also Substrathalter, Transportring oder Abdeckring gegen einen anderen, dieselbe Funktion entfaltenden, aber andere körperliche Eigenschaften aufweisenden Körper ersetzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine Bevorratungseinrichtung, in der ein oder mehrere der Körper, also beispielsweise Substrathalter, Transportring und Abdeckring, bevorratet werden. Diese Bevorratungseinrichtung kann beheizt sein. Ihre Temperatur kann im Bereich der Prozesstemperatur, also etwa im Bereich zwischen 600 °C bis 800 °C, liegen. Der aus der Prozesskammer entnommene Körper wird in die Bevorratungseinrichtung gebracht. Ein funktionsgleicher Körper, der aber andere den Wärmefluss zum Substrat beeinflussende Eigenschaften aufweist, wird der Bevorratungseinrichtung entnommen und zusammen mit dem Substrat in dieselbe oder eine andere Prozesskammer gebracht, wo ein weiterer Prozessschritt durchgeführt wird. Während des Wechsels bzw. Austausches des ersten Körpers gegen den zweiten Körper kann das Substrat in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert werden. Auch dies kann bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Es ist vorgesehen, dass während eines Verfahren zum Abscheiden einer Mehrzahl von Schichten wiederholt ein Körper, beispielsweise ein Substrathalter, Transportring oder Abdeckring mehrfach gegen einen anderen, dieselbe Funktion erfüllenden Körper ausgetauscht wird, wobei mit dem Körper jeweils zumindest ein Prozessschritt durchgeführt wird.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 in der Darstellung eines Querschnittes durch eine Achse schematisch einen CVD-Reaktor 1 mit einem darin angeordneten Suszeptor 2, der von einer Heizeinrichtung 9 beheizt wird,
2 in der Art eines Schnitts die Draufsicht auf den Suszeptor 2, der eine Vielzahl von Substrathaltern 3 lagert, die jeweils ein zu beschichtendes Substrat tragen,
3 vergrößert den Ausschnitt III in 2 ohne Substrat,
4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2,
5 in der Art einer Perspektive einen Substrathalter 3, einen Transportring 4 und einen Abdeckring 5,
6 schematisch die Bestandteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich einen CVD-Reaktor 1, eine Bevorratungseinrichtung 10 für Substrathalter 3, Transportringe 4 und Wärmeübertragungsringe 5 sowie eine als Greifer gestaltete Transporteinrichtung 13.

Beschreibung der Ausführungsformen
Der CVD-Reaktor 1 besitzt ein nach außen gasdichtes Gehäuse, welches von einer nicht dargestellten Pumpe evakuierbar ist. Mit einem nicht dargestellten Gasmischsystem kann ein Prozessgas bereitgestellt werden, welches beispielsweise metallorganische Verbindungen der III. Hauptgruppe und Hydride der V. Hauptgruppe aufweist. Dieses Prozessgas wird zusammen mit einem Trägergas durch ein Gaseinlassorgan 22 in eine Prozesskammer 8 eingespeist, die sich um das in ihrem Zentrum angeordnete Gaseinlassorgan 22 erstreckt. Der Boden der Prozesskammer 8 wird von einer Oberseite eines Suszeptors 2 und die Decke der Prozesskammer 8 von einer sich parallel und mit einem Abstand dazu erstreckenden Deckenplatte gebildet. Rings um die Prozesskammer 8 erstreckt sich ein Gasauslassorgan 23.
In der zur Prozesskammer 8 weisenden Oberseite des Suszeptors 2 befinden sich, angeordnet auf einer Kreisbogenlinie um das Zentrum der Prozesskammer 8, eine Vielzahl von Taschen 24, in denen jeweils ein Substrathalter 3 angeordnet ist. Mittels einer nicht dargestellten Gasdüse im Bereich des Bodens 25 der Tasche 24 kann ein Spülgas in den Zwischenraum zwischen Unterseite eines in der Tasche 24 angeordneten Substrathalters 3 und den Taschenboden 25 gebracht werden, welches ein Gaspolster ausbildet, das den Substrathalter 3 lagert und drehantreibt.
Unterhalb des Suszeptors 2 erstreckt sich eine Heizeinrichtung 9, beispielsweise eine RF-Heizung, IR-Heizung oder eine anderweitige, beispielsweise Lampenheizung, mit der der Suszeptor 2 aufgeheizt werden kann. Die von der Heizeinrichtung 9 erzeugte Wärme fließt durch den Suszeptor 2 in den Substrathalter 3 und vom Substrathalter 3 in ein vom Substrathalter 3 getragenes Substrat 7, um dessen Oberfläche auf eine Temperatur zu bringen, bei der das Wachstum einer Schicht, insbesondere einer III-V-Schicht stattfindet.
Der Substrathalter 3 bildet eine ringsumlaufende Stufe 15 aus, auf der ein Transportring 4 gelagert ist. Der Transportring 4 umgibt das Substrat 7, besitzt allerdings einen Abschnitt, der sich unterhalb des Randes des Substrates 7 erstreckt, sodass ein Anheben des Transportrings 4 dazu führt, dass das Substrat 7 am Rande von einer Auflagefläche 21' einer Winkelaussparung 21 untergriffen wird. Es kann somit mittels des in der 6 schematisch dargestellten Greifers 13, dessen Arme einen Umfangsvorsprung 19 des Transportrings 4 untergreifen, aus der Prozesskammer 8 entnommen werden.
Eine beim Ausführungsbeispiel vom Umfangsvorsprung 19 ausgebildete Stufe 19' bildet eine Lagerfläche für einen Ring 5. Bei dem Ring kann es sich um einen Wärmeübertragungsring handeln. Zwischen dem Ring 5 und dem Rand des Substrates 7 erstreckt sich ein Steg 20, mit dem der Ring 5 fixiert ist.
Der Substrathalter 3 besitzt einen kreisscheibenförmigen Grundriss und eine zum Substrat 7 weisende Oberseite, die einen leicht gewölbten Boden 17 ausbildet. Am Rande des Bodens 17 sind mehrere Tragvorsprünge 18 vorgesehen, die über den Boden 17 hinausragen und das Substrat 7 in einem Abstand zum Boden 17 tragen.
Das Temperaturprofil bzw. die laterale Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Substrates 7 hängt vom Wärmefluss von der Heizeinrichtung 9 zur Prozesskammer 8 ab. Da die Decke der Prozesskammer 8 eine geringere Temperatur aufweist als der Suszeptor 2, bildet sich während des Abscheideprozesses ein stetiger Wärmefluss zwischen Suszeptor 2 und Prozesskammerdecke aus. Der Wärmefluss ändert sich, wenn sich die Prozessparameter, beispielsweise die Prozesstemperatur, der Totalgasdruck in der Prozesskammer 8, aber auch ein Gasstrom durch die Prozesskammer 8 ändern. Einhergehend damit ändern sich auch die lokalen Temperaturen des Suszeptors 2, des Substrathalters 3 und insbesondere die laterale Temperaturverteilung des Bodens 17, und die Temperaturen bzw. Temperaturverteilungen des Transportrings 4 und des von ihm getragenen Wärmeübertragungsring 5. Es kann sich darüber hinaus auch die Temperatur entfernterer Körper, beispielsweise die einer Abdeckplatte 6 ändern, die um den Transportring 4 bzw. den Wärmeübertragungsring 5 angeordnet ist.
Der Verlauf der Wölbung des Bodens 17, die Wärmetransporteigenschaften, die beispielsweise durch die Geometrie und den Werkstoff gegeben sind, des Transportrings 4 und des Wärmeübertragungsrings 5 sind an die jeweiligen Prozessparameter derart angepasst, dass die Oberflächentemperatur auf der Oberfläche des Substrates 7 im Wesentlichen über die gesamte Fläche dieselbe ist. Mit einem derartigen Satz bestehend aus einem Substrathalter 3, einem Transportring 4 und einem Wärmeübertragungsring 5 werden ein oder mehrere erste Prozessschritte durchgeführt, bei denen die zuvor erwähnten Körper 3, 4, 5 für ein möglichst flaches Temperaturprofil oberhalb des Substrates 7 sorgen.
Zwischen dem mindestens einen ersten Prozessschritt und mindestens einem zweiten Prozessschritt werden zumindest einige oder nur einer der Körper 3, 4, 5 gegen andere Körper 3, 4, 5 ausgetauscht. Der zweite Prozessschritt unterscheidet sich vom ersten Prozessschritt dadurch, dass die Prozessparameter derart verschieden sind, dass sich mit dem im ersten Prozessschritt verwendeten Satz der Körper 3, 4, 5 kein flaches Temperaturprofil oberhalb des Substrates 7 einstellt.
Nach dem ersten Prozessschritt wird deshalb zumindest der Transportring 4 mithilfe des Greifers 13 zusammen mit dem Substrat 7 aus der Prozesskammer 8 entnommen. Es kann zusätzlich auch der Substrathalter 3 aus der Prozesskammer 8 entnommen werden.
Das Substrat 7 wird von den Körpern 3, 4, 5 außerhalb der Prozesskammer getrennt und in einem Zwischenspeicher 14 zwischengespeichert. Die im ersten Prozessschritt verwendeten Körper 3, 4, 5 oder zumindest einer davon wird in eine Bevorratungseinrichtung 10 gebracht. Diese vor Bevorratungseinrichtung 10 kann beheizt sein. Sie kann auf 600 °C bis 800 °C temperiert sein. In der Bevorratungseinrichtung 10 werden Körper 3, 4, 5 bevorratet, die an dieselbe Stelle gebracht werden können, an der im ersten Prozessschritt die oben genannten Körper 3, 4, 5 gewesen sind. Die dort bevorrateten Körper unterscheiden sich allerdings hinsichtlich ihrer den Wärmefluss zum Substrat oder vom Substrat beeinflussenden Eigenschaften.
Aus der Bevorratungseinrichtung 10 wird zur Durchführung des zweiten Prozessschrittes ein zweiter Satz Körper 3, 4, 5 entnommen und anstelle des ersten Satzes mit dem Substrat 7 in Verbindung gebracht. Die Körper 3, 4, 5 werden dann zusammen mit dem Substrat 7 in die Prozesskammer 8 mithilfe des Greifers 13 eingesetzt. Die Körper 3, 4, 5 oder zumindest einige davon sind derart ausgestaltet, dass sie bei den Prozessparametern des zweiten Prozessschrittes für ein sich Ausbilden eines flachen Temperaturprofils oberhalb des Substrates 7 sorgen.
Ein derartiger Austausch von zumindest einem der Körper 3, 4, 5 gegen eine anderen der Körper 3, 4, 5 kann zwischen mehreren Prozessschritten stattfinden, sodass jeder Prozessschritt mit einem für ihn optimierten Satz Körper 3, 4, 5 durchgeführt wird.
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, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Körper 3, 4, 5 in zumindest einem zweiten Prozessschritt nicht in der Prozesskammer 8 angeordnet ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zumindest eine erste Körper 3, 4, 5 zwischen dem ersten Prozess-schritt und dem zweiten Prozessschritt gegen einen zweiten Körper 3, 4, 5 ausgetauscht wird, wobei der zweite Körper 3, 4, 5 an derselben Position in der Prozesskammer 8 angeordnet wird und sich durch seine äußere Gestalt oder Beschaffenheit vom ersten Körper 3, 4, 5 unterscheidet und/oder dass eine Heizeinrichtung 9 zur Temperierung des Substrates 7 vorgesehen ist, die auch die ersten und zweiten Körper 3, 4, 5 temperiert, wobei die ersten und zweiten Körper 3, 4, 5 derart in der Prozesskammer 8 angeordnet sind, dass ein erster Wärmeaustausch zwischen dem Substrat 7 und dem ersten Körper 3, 4, 5 sich von einem zweiten Wärmeaustausch zwischen dem Substrat 7 und dem zweiten Körper 3, 4, 5 unterscheidet.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Körper 3, 4, 5 bei der Durchführung des Prozessschrittes einen körperlichen Kontakt zum Substrat 7 haben oder in unmittelbarer Nähe des Substrates 7 angeordnet sind.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Körper 3, 4, 5 nach Durchführung des ersten Prozessschrittes zusammen mit dem Substrat 7 aus dem CVD-Reaktor 1 entnommen wird und gegen den zweiten Körper 3, 4, 5 außerhalb des CVD-Reaktors 1 gegen den zweiten Körper 3, 4, 5 ausgetauscht wird und das Substrat 7 zusammen mit dem zweiten Körper 3, 4, 5 in denselben oder einen anderen CVD-Reaktor 1 gebracht wird und/oder, dass in den voneinander verschiedenen Prozessschritten jeweils der bei den gegebenen Prozessparametern die zur Erreichung eines gleichförmigen Temperaturprofils auf der Substratoberfläche optimalen Eigenschaften aufweisende Körper verwendet wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Körper 3, 4, 5 nach seiner Entnahme aus der Prozesskammer 8 in eine Bevorratungseinrichtung 10 gebracht wird, in welcher der zweite Körper 3, 4, 5 bevorratet wird, und dass der zweite Körper 3, 4, 5 aus der Bevorratungseinrichtung 10 entnommen und in die Prozesskammer 8 eingesetzt wird, und/oder dass eine Transporteinrichtung 13 vorgesehen ist, mit der der erste und zweite Körper 3, 4, 5 zwischen einer Bevorratungseinrichtung 10 und der Prozesskammer 8 transportiert wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem ersten Prozessschritt bei ersten Prozessparametern in der Prozesskammer 8 eine erste Schicht oder Schichtenfolge auf das Substrat abgeschieden wird, wobei dem Substrat 7 mindestens ein erster Körper 3, 4, 5 in einer vorgegebenen räumlichen Beziehung benachbart ist, der Körper 3, 4, 5 zusammen mit dem Substrat nach dem ersten Prozessschritt aus der Prozesskammer 8 entnommen wird, der Körper 3, 4, 5 vom Substrat 7 getrennt wird, das Substrat 7 in einem Zwischenspeicher 14 und der Körper 3, 4, 5 in einer Bevorratungseinrichtung 10 zwischengespeichert werden, der zweite Körper 3, 4, 5, der vom ersten Körper 3, 4, 5 verschieden ist, aus der Bevorratungseinrichtung 10 bereitgestellt wird und der zweite Körper 3, 4, 5 in dieselbe räumliche Beziehung zum Substrat 7 in der Prozesskammer 8 gebracht wird und in einem zweiten Prozessschritt bei zweiten Prozessparametern in der Prozesskammer 8 eine zweite Schicht oder Schichtenfolge auf das Substrat 7 abgeschieden wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Bevorratungseinrichtung 10 zur Zwischenlagerung des ersten Körpers 3, 4, 5 und einen gegen den ersten Körper 3, 4, 5 austauschbar an der vorbestimmten Stelle in der Prozesskammer 8 einsetzbaren zweiten Körper 3, 4, 5.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Transporteinrichtung 13 eine Greifereinrichtung aufweist, mit der der erste Körper 3, 4, 5 und/oder der zweite Körper 3, 4, 5 zusammen mit dem Substrat 7 aus der Prozesskammer 8 heraus und in die Bevorratungseinrichtung 10 gebracht werden kann.
Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, das oder die dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste oder zweite Körper ein Substrathalter 3 ist, der während des Prozessschrittes das Substrat 7 haltert, und/oder ein Transportring 4 ist, der den Rand des Substrates 7 während des Prozessschrittes oder während eines Transportes des Substrates 7 untergreift und/oder ein Abdeckring 5 ist, der den Rand des Substrates um greift.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: CVD-Reaktor
2: Suszeptor
3: Substrathalter
4: Transportring
5: Wärmeübertragungsring
6: Abdeckplatte
7: Substrat
8: Prozesskammer
9: Heizeinrichtung
10: Bevorratungseinrichtung
11: Beladeöffnung
12: Tor
13: Transporteinrichtung
14: Zwischenspeicher
15: Stufe
16: Sockel
17: Boden
18: Tragvorsprung
19: Umfangsvorsprung
19': Stufe
20: Steg
21: Winkelaussparung
21': Auflagefläche
22: Gaseinlassorgan
23: Gasauslassorgan
24: Tasche
25: Taschenboden

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5431737 [0004]
US 2018/0019107 A1 [0005]
US 2019/0088531 A1 [0006]
WO 2019/152751 A2 [0007]
DE 102005018162 A1 [0008]
DE 102018113400 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum thermischen Behandeln mindestens eines Substrates (7) oder zum Abscheiden einer Mehrzahl von Schichten auf mindestens einem Substrat (7) in einer Prozesskammer (8) eines CVD-Reaktors (1), wobei nacheinander bei verschiedenen Temperaturen, Totalgasdrucken und/oder Strömungsgeschwindigkeiten mehrere Prozessschritte durchgeführt werden, wobei während zumindest eines ersten Prozessschrittes zumindest ein erster Körper (3, 4, 5) in der Prozesskammer (8) angeordnet ist, der aufgrund seiner Position in der Prozesskammer (8), seiner äußeren Gestalt oder Beschaffenheit das Behandlungsergebnis oder das Wachstum der in einem Prozessschritt abgeschiedenen Schicht beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3, 4, 5) in zumindest einem zweiten Prozessschritt nicht in der Prozesskammer (8) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Körper (3, 4, 5) zwischen dem ersten Prozessschritt und dem zweiten Prozessschritt gegen einen zweiten Körper (3, 4, 5) ausgetauscht wird, wobei der zweite Körper (3, 4, 5) an derselben Position in der Prozesskammer (8) angeordnet wird und sich durch seine äußere Gestalt oder Beschaffenheit vom ersten Körper (3, 4, 5) unterscheidet und/oder dass eine Heizeinrichtung (9) zur Temperierung des Substrates (7) vorgesehen ist, die auch die ersten und zweiten Körper (3, 4, 5) temperiert, wobei die ersten und zweiten Körper (3, 4, 5) derart in der Prozesskammer (8) angeordnet sind, dass ein erster Wärmeaustausch zwischen dem Substrat (7) und dem ersten Körper (3, 4, 5) sich von einem zweiten Wärmeaustausch zwischen dem Substrat (7) und dem zweiten Körper (3, 4, 5) unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper (3, 4, 5) bei der Durchführung des Prozessschrittes einen körperlichen Kontakt zum Substrat (7) haben oder in unmittelbarer Nähe des Substrates (7) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3, 4, 5) nach Durchführung des ersten Prozessschrittes zusammen mit dem Substrat (7) aus dem CVD Reaktor (1) entnommen wird und außerhalb des CVD-Reaktors (1) gegen den zweiten Körper (3, 4, 5) ausgetauscht wird und das Substrat (7) zusammen mit dem zweiten Körper (3, 4, 5) in denselben oder einen anderen CVD-Reaktor (1) gebracht wird und/oder, dass in den voneinander verschiedenen Prozessschritten jeweils der bei den gegebenen Prozessparametern die zur Erreichung eines gleichförmigen Temperaturprofils auf der Substratoberfläche optimalen Eigenschaften aufweisende Körper verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3, 4, 5) nach seiner Entnahme aus der Prozesskammer (8) in eine Bevorratungseinrichtung (10) gebracht wird, in welcher der zweite Körper (3, 4, 5) bevorratet wird, und dass der zweite Körper (3, 4, 5) aus der Bevorratungseinrichtung (10) entnommen und in die Prozesskammer (8) eingesetzt wird, und/oder dass eine Transporteinrichtung (13) vorgesehen ist, mit der der erste und zweite Körper (3,4, 5) zwischen einer Bevorratungseinrichtung (10) und der Prozesskammer (8) transportiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Prozessschritt bei ersten Prozessparametern in der Prozesskammer (8) eine erste Schicht oder Schichtenfolge auf das Substrat abgeschieden wird, wobei dem Substrat (7) mindestens ein erster Körper (3, 4, 5) in einer vorgegebenen räumlichen Beziehung benachbart ist, der Körper (3, 4, 5) zusammen mit dem Substrat nach dem ersten Prozessschritt aus der Prozesskammer (8) entnommen wird, der Körper (3, 4, 5) vom Substrat (7) getrennt wird, das Substrat (7) in einem Zwischenspeicher (14) und der Körper (3, 4, 5) in einer Bevorratungseinrichtung (10) zwischengespeichert werden, der zweite Körper (3, 4, 5), der vom ersten Körper (3, 4, 5) verschieden ist, aus der Bevorratungseinrichtung (10) bereitgestellt wird und der zweite Körper (3, 4, 5) in dieselbe räumliche Beziehung zum Substrat (7) in der Prozesskammer (8) gebracht wird und in einem zweiten Prozessschritt bei zweiten Prozessparametern in der Prozesskammer (8) eine zweite Schicht oder Schichtenfolge auf das Substrat (7) abgeschieden wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Prozesskammer (8) aufweisenden CVD-Reaktor (1), einem in der Prozesskammer (8) angeordneten Suszeptor (2) zur Aufnahme mindestens eines Substrates (7), einer Heizeinrichtung (9), um den Suszeptor (2) und das Substrat (7) auf eine erhöhte Temperatur aufzuheizen, zumindest einem in der Prozesskammer (8) angeordneten ersten Körper (3, 4, 5), der in einer derartigen Nähe zum Substrat (7) angeordnet ist, dass er einen Wärmefluss zum oder vom Substrat (7) beeinflusst, und mit einer Transporteinrichtung (13), um zumindest den ersten Körper (3, 4, 5) an einer vorbestimmten Stelle in die Prozesskammer (8) einzusetzen und aus der Prozesskammer (8) zu entnehmen, gekennzeichnet durch eine Bevorratungseinrichtung (10) zur Zwischenlagerung des ersten Körpers (3, 4, 5) und einen gegen den ersten Körper (3, 4, 5) austauschbar an der vorbestimmten Stelle in der Prozesskammer (8) einsetzbaren zweiten Körper (3, 4, 5).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (13) eine Greifereinrichtung aufweist, mit der der erste Körper (3, 4, 5) und/oder der zweite Körper (3, 4, 5) zusammen mit dem Substrat (7) aus der Prozesskammer (8) heraus und in die Bevorratungseinrichtung (10) gebracht werden kann.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder zweite Körper ein Substrathalter (3) ist, der während des Prozessschrittes das Substrat (7) haltert, und/oder ein Transportring (4) ist, der den Rand des Substrates (7) während des Prozessschrittes oder während eines Transportes des Substrates (7) untergreift und/ oder ein Abdeckring (5) ist, der den Rand des Substrates um greift.
Verfahren oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.