DE102021115349A1

DE102021115349A1 - Substrat-prozesskammer und prozessgasströmungsablenker zur verwendung in der prozesskammer

Info

Publication number: DE102021115349A1
Application number: DE102021115349.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Künle; Olaf Fiedler; Thomas Huber; Christian Illemann; Mathias Male
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-01-20
Also published as: US20220018023A1; US12018369B2

Abstract

Eine Prozesskammer zur Prozessierung eines Substrats umfasst einen Kammerkörper, der einen inneren Substratprozessierungsbereich definiert. Die Prozesskammer umfasst ferner einen Substratträger zum Halten eines Substrats und einen Vorwärmring mit einer zentralen Öffnung, die so bemessen ist, dass sie um das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat herum angeordnet ist. Ein Prozessgaseinlass ist so konfiguriert, dass er Prozessgas in einer seitlichen Richtung leitet, um über den Vorwärmring und über das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat zu strömen. Ein Prozessgasauslass ist gegenüber dem Prozessgaseinlass angeordnet. Ein Prozessgasströmungsablenker umfasst einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, sich in radialer Richtung erstreckenden, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt als Ringsegment ausgebildet ist. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt ist oberhalb des Prozessgaseinlasses angeordnet und so dimensioniert, dass er mit dem Vorwärmring überlappt, wobei der Grad der Überlappung zwischen dem Vorwärmring und dem Prozessgasströmungsablenker in radialer Richtung mindestens 1/2 der radialen Abmessung des Vorwärmrings beträgt.

Description

Technischer Bereich
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Technik der Substratprozessierung und des Epitaxieschichtwachstums, und insbesondere auf die Technik der Steuerung eines Prozessgasstroms in einer Substrat-Prozesskammer.
Hintergrund
Bei der Halbleiterherstellung werden epitaktische Schichten auf Substraten erzeugt. Zu diesem Zweck wird ein Prozessgas über eine Oberfläche des zu bearbeitenden Substrats geleitet. Die Performance der späteren Bauelemente hängt in hohem Maße davon ab, inwieweit der für das Epitaxie-Schichtwachstum verwendete Prozessgasstrom kontrolliert wird. Neben anderen Parametern haben die Eigenschaften des Prozessgasstroms, wie z.B. seine räumliche Geschwindigkeitsverteilung über dem Substrat, einen erheblichen Einfluss auf die Verteilung der Schichtdicke und/oder der Dotierungsdichte in der auf dem Substrat gebildeten Epitaxieschicht.
Herkömmliche Prozesskammern sind manchmal mit einem Vorwärmring ausgestattet, der in der Nähe eines Prozessgaseinlasses angeordnet ist. Der Vorwärmring erstreckt sich in der Regel zwischen einem Wandabschnitt der Prozesskammer und der Peripherie des zu bearbeitenden Substrats. Es hat sich gezeigt, dass der Vorwärmring die Turbulenzen des Prozessgasstroms wirksam reduziert, indem er die Prozesskammer im Wesentlichen in einen oberen und einen unteren Bereich trennt und die Temperatur des eingeleiteten Prozessgases auf seinem Weg vom Prozessgaseinlass zum Substrat steuert.
Kurzfassung
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Prozesskammer zur Prozessierung eines Substrats einen Kammerkörper, der einen inneren Substratprozessierungsbereich definiert. Die Prozesskammer umfasst ferner einen Substratträger zum Halten eines Substrats und einen Vorwärmring mit einer zentralen Öffnung, die so bemessen ist, dass sie um das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat herum angeordnet ist. Ein Prozessgaseinlass ist so konfiguriert, dass er Prozessgas in einer seitlichen Richtung leitet, um über den Vorwärmring und über das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat zu strömen. Ein Prozessgasauslass ist gegenüber dem Prozessgaseinlass angeordnet. Ein Prozessgasströmungsablenker umfasst einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, sich in radialer Richtung erstreckenden, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt als Ringsegment ausgebildet ist. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt ist oberhalb des Prozessgaseinlasses angeordnet und so dimensioniert, dass er mit dem Vorwärmring überlappt, wobei der Grad der Überlappung zwischen dem Vorwärmring und dem Prozessgasströmungsablenker in radialer Richtung mindestens 1/2 der radialen Abmessung des Vorwärmrings beträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Prozessgasströmungsablenker zur Verwendung in einer Substrat-Prozesskammer bereitgestellt. Der Prozessgasströmungsablenker umfasst einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt ist als Ringsegment geformt und hat einen blattförmigen Querschnitt, der sich von dem radial äußeren Befestigungsabschnitt in der radial inneren Richtung über einen Abstand von gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm erstreckt.
Figurenliste
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und/oder sie können selektiv weggelassen werden, wenn sie nicht als unbedingt erforderlich beschrieben werden. Die Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung beispielhaft näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels einer Prozesskammer zur Prozessierung eines Substrats entlang der Linie CL von 2.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine geöffnete Prozesskammer, die eine beispielhafte Anordnung von Prozessgaseinlässen und einem Prozessgasauslass zeigt.
3A zeigt eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Prozessgasströmungsablenkers, der in einer Prozesskammer entlang der Linie CL von 2 installiert ist.
3B zeigt eine Teilquerschnittsansicht des Prozessgasströmungsablenkers von 3A, wie er in der Prozesskammer entlang der Linie CL von 2 installiert ist.
4 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Prozessgasströmungsablenkers, der in einer Prozesskammer entlang der Linie CL von 2 installiert ist.
Die 5A und 5B zeigen Diagramme, die Simulationsergebnisse zur Gasflussgeschwindigkeit über dem Substrat ohne Prozessgasströmungsablenker (5A) in der Prozesskammer und mit Prozessgasströmungsablenker (5B) in der Prozesskammer zeigen.
6 zeigt ein Diagramm, das die radiale Dickenverteilung (d.h. Schichtdicke in beliebigen Einheiten gegenüber dem Waferradius in mm) von Epitaxieschichten veranschaulicht, die auf dem Substrat unter Verwendung eines in Umfangsrichtung geschlossenen (360°) blattförmigen Prozessgasablenkers mit unterschiedlichen Prozessparametern in Bezug auf Prozessgas- und Trägergasflussraten gebildet wurden.
7 zeigt ein Diagramm, das die radiale Dickenverteilung (d.h. Schichtdicke in beliebigen Einheiten gegenüber dem Waferradius in mm) von Epitaxieschichten veranschaulicht, die auf dem Substrat gebildet werden, indem ein blattförmiger Prozessgasablenker verwendet wird, der als Ringsegment geformt ist, das sich oberhalb des Gaseinlasses erstreckt und eine Aussparung (Ausschnitt) im Auslassbereich aufweist, wobei verschiedene Prozessparameter bezüglich der Durchflussrate eines Hilfsprozessgasstroms, der durch einen seitlichen Prozessgaseinlass zum Substrat geliefert wird, verwendet werden.
8 zeigt ein Diagramm, das die normierte radiale Dickenverteilung (d.h. normierte Schichtdicke in% gegenüber dem Waferradius in mm) von Epitaxieschichten zeigt, die auf dem Substrat gebildet werden, wenn ein blattförmiger Prozessgasablenker verwendet wird, der als Ringsegment geformt ist, das sich über den Gaseinlass erstreckt und eine Aussparung (Ausschnitt) im Auslassbereich aufweist, und wenn kein Prozessgasablenker verwendet wird.
9A zeigt eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Prozessgasströmungsablenkers mit einem radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er den Prozessgaseinlass der Prozesskammer überlagert und einen Ausschnitt am Prozessgasauslass der Prozesskammer aufweist.
9B zeigt eine Draufsicht auf den beispielhaften Prozessgasströmungsablenker von 9A.

Ausführliche Beschreibung
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen und Beispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „befestigt an“ oder „angebracht an“ oder ähnliche Begriffe bedeuten nicht, dass die Elemente direkt miteinander in Kontakt stehen müssen; zwischen den „befestigt an“ bzw. „angebracht an“ Elementen können Zwischenelemente vorgesehen sein. Gemäß der Offenbarung können die oben genannten und ähnlichen Begriffe jedoch optional auch die spezielle Bedeutung haben, dass die Elemente direkt miteinander in Kontakt stehen, d.h. dass keine Zwischenelemente oder -schichten zwischen den „befestigt an“ bzw. „angebracht an“ Elementen vorgesehen sind.
Ferner können die Worte „über“ oder „unter“ in Bezug auf ein Teil, das „über“ oder „unter“ einem anderen Teil geformt oder angeordnet ist, hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Teil „direkt auf“ oder „direkt unter“, d.h. in direktem Kontakt mit dem implizierten anderen Teil angeordnet (z.B. platziert, geformt, angeordnet, abgelagert usw.) ist. Das Wort „über“ oder „unter“, das in Bezug auf ein Teil verwendet wird, das „über“ oder „unter“ einem anderen Teil geformt oder angeordnet ist, kann hier jedoch auch so verwendet werden, dass das Teil „indirekt auf“ oder „indirekt unter“ dem implizierten Teil angeordnet (z.B. platziert, geformt, angeordnet, abgelagert usw.) ist, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile zwischen den implizierten Teilen angeordnet sind.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Prozesskammer 100 zur Prozessierung eines Substrats (nicht dargestellt). Bei dem Substrat kann es sich z.B. um ein Halbleitersubstrat handeln, wie z.B. einen Wafer. Das in der Prozesskammer 100 zu bearbeitende Substrat kann von der Oberseite der Prozesskammer 100 aus gesehen eine runde Form haben. Beispielsweise kann die Prozesskammer 100 so dimensioniert sein, dass sie Substrate mit einem Durchmesser von z.B. 200 mm oder 300 mm bearbeiten kann. Die Position des Substrats während des Betriebs ist im Wesentlichen durch bauliche Merkmale der Prozesskammer 100 vorgegeben, wie weiter unten näher beschrieben ist.
Die Prozesskammer 100 umfasst einen Kammerkörper 110, der einen inneren Substratprozessierungsbereich definiert. Ferner umfasst die Prozesskammer 100 einen Substratträger 120, der in dem inneren Substratprozessierungsbereich angeordnet ist. Der Substratträger 120 ist zum Tragen des Substrats konfiguriert. Der Substratträger 120 kann beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein, die eine scheibenförmige Aussparung (nicht dargestellt) in der oberen Fläche aufweist, die als Aufnehmer zur Aufnahme und Positionierung des Substrats dient. Der Substratträger 120 kann beispielsweise einen Durchmesser von 340 mm und die scheibenförmige Aussparung einen Durchmesser von 302 mm haben.
Die Prozesskammer 100 umfasst ferner einen Prozessgaseinlass 130. Der Prozessgaseinlass 130 ist so konfiguriert, dass er Prozessgas in eine seitliche Richtung leitet, um über einen Vorwärmring 140 und über das Substrat zu strömen. Der Vorwärmring 140 hat eine zentrale Öffnung, die so bemessen ist, dass sie um den Substratträger 120 herum angeordnet werden kann.
Der Substratträger 120 kann von Stützpfosten 122 getragen werden, die mit Tragarmen 124 verbunden sind. Die Tragarme 124 können an einer drehbaren Welle 126 angebracht sein. Der Substratträger 120 kann in vertikaler Richtung beweglich sein, um das Substrat anzuheben und abzusenken, und/oder er kann so konfiguriert sein, dass er das Substrat mit einer steuerbaren Geschwindigkeit rotiert. Der Substratträger 120 kann ein Träger sein, auf dem das Substrat, wenn es auf den Substratträger 120 gelegt wird, über Punktkontakte, die z.B. durch die Stützpfosten 122 bereitgestellt werden, abgestützt wird, oder er kann ein scheibenförmiger Substratträger (wie in diesem Beispiel gezeigt) oder ein ringförmiger Substratträger sein, der das Substrat über seine gesamte Fläche bzw. an einem Randbereich des Substrats abstützt.
Der Kammerkörper 110 kann eine obere Kuppel 112, eine Seitenwand 114 und eine untere Kuppel 116 umfassen. Der Substratträger 120 ist innerhalb des inneren Substratprozessierungsbereichs angeordnet, der z.B. durch die obere Kuppel 112, die untere Kuppel 116 und die Seitenwand 114, die die obere Kuppel 112 mit der unteren Kuppel 116 verbindet, definiert ist. Beispielsweise sind die obere Kuppel 112 und die untere Kuppel 116 mit Umfangsflanschen 112_1 bzw. 116_1 ausgestattet, die so konfiguriert sind, dass sie an einem Basisring befestigt werden können, der die Seitenwand 114 des Kammerkörpers 110 darstellt.
Die obere Kuppel 112, die untere Kuppel 116 und die Seitenwand 114 können alle eine allgemein kreisförmige Form haben. Es ist jedoch auch möglich, dass die Form dieser Komponenten nicht kreisförmig ist, sondern z.B. die Form eines Rechtecks, Polygons, Ovals oder ähnliches aufweist.
Die obere Kuppel 112 und/oder die untere Kuppel 116 können ein optisch transparentes Material wie Quarz aufweisen oder daraus gebildet sein, um den Durchgang von Wärmestrahlung zu erleichtern. Zu diesem Zweck können oberhalb und/oder unterhalb des Kammerkörpers 110 Heizstrahler (nicht dargestellt) angebracht werden. Die Strahlungsheizlampen können den inneren Substratprozessierungsbereich und insbesondere das Substrat beleuchten, wenn es während des Betriebs auf dem Substratträger 120 platziert ist. Darüber hinaus können die Strahlungsheizlampen den Vorwärmring 140 und z.B. andere Teile des inneren Substratprozessierungsbereichs beleuchten, um eine kontrollierte Temperaturumgebung für das Substrat zu schaffen. Die Strahlungsheizlampen können eine Wärmestrahlung (Wärmestrahlung) im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 3000 nm aussenden.
Es ist auch möglich, andere Heizquellen als Strahlungsheizlampen zu verwenden. So könnte zum Beispiel eine Induktionsheizquelle (nicht abgebildet) vorgesehen werden.
Der Vorwärmring 140 kann so dimensioniert sein, dass die Ringbreite RW in der radialen Abmessung in einem Bereich von 20 mm bis 50 mm oder 25 mm bis 45 mm oder 30 mm bis 40 mm oder anderen Kombinationen dieser Grenzwerte liegt. Insbesondere kann die Ringbreite etwa 35 mm betragen.
Der Vorwärmring 140 kann aus jedem Material gebildet sein, das geeignet ist, Energie aus Wärmestrahlung zu absorbieren, z.B. aus Wärmestrahlung, die von den oben erwähnten Strahlungsheizlampen (nicht dargestellt) abgegeben wird. Der Vorwärmring 140 kann z.B. aus Quarz, Siliziumkarbid, mit Siliziumkarbid beschichtetem Graphit, undurchsichtigem Quarz, beschichtetem Quarz oder einem ähnlichen Material hergestellt werden. Das Material, aus dem der Vorwärmring 140 besteht, sollte auch gegen chemische und thermische Einwirkungen durch die während des Betriebs verwendeten Prozessgase beständig sein.
Der Innenumfang des Vorwärmrings 140 kann so bemessen sein, dass er durch einen kleinen (kreisförmigen) Spalt vom Umfang des Substratträgers 120 getrennt ist. Der Spalt kann z.B. zwischen 0,1 mm und 0,8 mm in radialer Richtung betragen. Wie weiter unten beschrieben wird, wird der Prozessgasstrom in einer seitlichen Richtung durch diesen Spalt geleitet, und daher sollte der Spalt so klein bemessen sein, dass er keine Turbulenzen in den durchströmenden Prozessgasstrom einbringt.
Außerdem kann sich der Vorwärmring 140 in etwa auf der gleichen Höhe wie das Substrat befinden, wenn er auf dem Substratträger 120 platziert ist. Anders ausgedrückt können sich eine Oberseite des Substrats und eine Oberseite des Vorwärmrings 140 im inneren Substratprozessierungsbereich ungefähr oder genau auf der gleichen Höhe befinden.
Während des Betriebs sorgt der Vorwärmring 140 für eine weitgehende Trennung eines oberen Bereichs in der Prozesskammer (definiert durch die obere Kuppel 112, einen oberen Teil der Seitenwand 114 und den Vorwärmring 140 zusammen mit dem Substrat) und eines unteren Bereichs der Prozesskammer 100 (definiert durch die untere Kuppel 116, einen Teil der Seitenwand 114 und den Vorwärmring 140 zusammen mit dem Substrat). Diese Trennung wirkt sich auf den Prozessgasstrom im inneren Substratprozessierungsbereich aus. Außerdem steuert der Vorwärmring 140 die Temperatur oder den Temperaturgradienten im oberen Bereich (und z.B. auch im unteren Bereich) der Prozesskammer 100.
Genauer gesagt kann der Vorwärmring 140 während der Prozessierung auf eine Temperatur erhitzt werden, die nur wenig niedriger ist als die Temperatur des Substrats. Auf diese Weise wird ein Temperaturgefälle zwischen dem Substrat und seiner Umgebung durch den Vorwärmring 140 verringert. Ferner erwärmt der beheizte Vorwärmring 140 das Prozessgas und kann es aktivieren, wenn das Prozessgas in radialer Richtung durch den Prozessgaseinlass 130 über den Vorwärmring 140 zum Substrat strömt.
Die Prozesskammer 100 umfasst ferner einen Prozessgasauslass 150, der z.B. gegenüber dem Prozessgaseinlass 130 angeordnet sein kann. Der Prozessgaseinlass 130, der Vorwärmring 140, der Substratträger 120, das Substrat und der Prozessgasauslass 150 können sich während der Prozessierung z.B. auf etwa derselben Höhe befinden.
Bezugnehmend auf 2 kann der Prozessgaseinlass 130 z.B. eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Gaseinlasskanälen für die Zuführung einer Vielzahl von einzelnen Gasströmen umfassen. Die Vielzahl der Gaseinlasskanäle kann so konfiguriert sein, dass sie einzelne Gasströme mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie z.B. Gasströmungsgeschwindigkeit und/oder Prozessgaszusammensetzung und/oder Prozessgaskonzentration, liefern. Ferner können die einzelnen Gaseinlasskanäle als äußere Einlasskanäle und innere Einlässe gruppiert werden, wie in 2 dargestellt. Beispielsweise kann eine Gruppe innerer Einlasskanäle des Prozessgaseinlasses 130 mit einer ersten Prozessgasquelle S1 und zwei Gruppen äußerer Einlasskanäle mit einer zweiten Prozessgasquelle S2 verbunden sein, wobei das von der inneren Gruppe von Gaseinlasskanälen gelieferte Prozessgas eine andere Gasströmungsgeschwindigkeit und/oder Konzentration und/oder Zusammensetzung aufweisen kann als das von den beiden äußeren Gruppen von Gaseinlasskanälen des Prozessgaseinlasses 130 gelieferte Prozessgas. In 2 bezeichnet CL die radiale Mittellinie des Gaseinlasses 130.
Der Prozessgaseinlass 130 erstreckt sich entlang eines Teilabschnitts der Umfangsabmessung der Prozesskammer 100. Dieser Umfangsabschnitt kann sich z.B. in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich α von 70° oder 90° oder 110° oder 130° oder mehr erstrecken. Der Umfangsabschnitt kann z.B. eine Breite aufweisen, die dem Durchmesser des Substrats entspricht. Die verteilte Anordnung des Prozessgaseinlasses 130 kann dazu dienen, für einen laminaren Prozessgasstrom zu sorgen, die einen Großteil oder den gesamten Teil des Substrats während der Prozessierung im Wesentlichen abdeckt.
Der Prozessgasauslass 150 kann sich ebenfalls entlang eines Teilabschnitts der Umfangsabmessung der Prozesskammer 100 erstrecken. Dieser Umfangsabschnitt kann sich z.B. in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich β erstrecken. Der Winkelbereich β kann z.B. gleich oder größer als 70° oder 90° oder 110° oder 130° sein. Der Winkelbereich β kann z.B. ähnlich groß sein wie der Winkelbereich α. In der hier verwendeten Prozesskammer 100 betragen die Winkel α und β beide etwa 90°. Der Prozessgasauslass 150 kann z.B. durch eine einzige Öffnung mit der vorgenannten Umfangserstreckung realisiert sein.
Zusätzlich kann ein seitlicher Prozessgaseinlass 130_1 vorhanden sein, der so konfiguriert ist, dass er dem Substrat einen zusätzlichen Prozessgasstrom (in der Fachsprache auch als X-Strom bezeichnet) zuführt. Der zusätzliche Prozessgasstrom kann von der ersten Prozessgasquelle S1 oder der zweiten Prozessgasquelle S2 oder einer anderen, von S1 und S2 verschiedenen Prozessgasquelle S3 bereitgestellt werden. Der seitliche Prozessgaseinlass 130_1 kann unter einem Winkel von gleich oder größer oder kleiner als 90° oder 95° oder 100° zwischen der Mittellinie CL und einer Linie, die den seitlichen Prozessgaseinlass 130_1 und die Mitte der Prozesskammer 100 verbindet, angeordnet sein, wobei der Winkel in der Drehrichtung des Substrats gemessen wird (siehe Pfeil). In der hier verwendeten Prozesskammer 100 betrug dieser Winkel etwa 95°.
Der seitliche Prozessgaseinlass 130_1 kann in radialer Richtung ausgerichtet sein, wie in 2 dargestellt. In anderen Beispielen kann der seitliche Prozessgaseinlass 130_1 schräg zur radialen Richtung ausgerichtet sein, mit einem Neigungswinkel von z.B. in einem Bereich zwischen 0° (entsprechend der radialen Richtung) und 30° oder 60° in der Drehrichtung des Substrats.
Die oben beschriebene Prozesskammer 100 entspricht der Epi Centura-Anlage von Applied Materials (AMAT). Alle Versuchsdaten und Simulationsergebnisse sowie die Dimensionierung der verschiedenen Teile, die hier offenbart werden, beziehen sich auf diese Anlage als Beispiel. Es versteht sich jedoch, dass die Epi Centura-Anlage von Applied Materials (AMAT) eine rein beispielhafte Auswahl ist und dass die hierin enthaltenen Angaben, insbesondere in Bezug auf den unten näher beschriebenen Prozessgasströmungsablenker, von allgemeiner Anwendbarkeit sind.
Die Einstellung der Prozessgaszusammensetzung und/oder -konzentration und/oder der Verteilung der Gasströmungsgeschwindigkeit über dem Substrat kann variiert werden. Die Variation eines oder mehrerer dieser Parameter kann der Haupteinflussparameter für die Einstellung der Gleichförmigkeit und der Dickenverteilung der Halbleiterschicht und/oder der Konzentration eines Dotierstoffs in der über dem Substrat gebildeten Halbleiterschicht sein. Darüber hinaus können die Gleichmäßigkeit und die Dickenverteilung der Halbleiterschicht sowie die Dotierstoffkonzentration in der Halbleiterschicht z.B. in geringerem Maße von der Temperaturverteilung, der Rotationsgeschwindigkeit und der Höhe des Substrats während der Prozessierung abhängen. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, ist die Dickenverteilung der Halbleiterschicht außerdem stark von der Umfangserstreckung und der Gestaltung des Prozessgasströmungsablenkers abhängig.
Eines der Hauptziele bei der Erzeugung von Halbleiterschichten (d.h. beim epitaktischen Wachstum der Halbleiterschicht) besteht darin, die Gleichmäßigkeit der Schichtdickenverteilung und die Reproduzierbarkeit der erzielten Gleichmäßigkeit der Schichtdickenverteilung während der Prozessierung zu erhöhen. Außerdem kann es erwünscht sein, die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Dotierstoffkonzentration in der Halbleiterschicht zu erhöhen. Es ist bekannt, dass diese beiden Eigenschaften (Schichtdickenverteilung und Dotierstoffkonzentrationsverteilung) wichtige Parameter späterer Halbleiterbauelemente wie die Drain-Source-Durchbruchsspannung BV_DSS und den Einschaltwiderstand R_on von Transistoren beeinflussen.
Genauer gesagt zielt die Halbleitertechnologie darauf ab, das Produkt aus Ron und der Halbleiterfläche zu verringern. Dieses Produkt kann unter anderem durch eine Verringerung der Dicke der Halbleiterschicht und/oder durch eine Verringerung des spezifischen Widerstands der Halbleiterschicht reduziert werden. Die Optimierung von Ron auf der Grundlage dieser beiden Parameter wird jedoch durch das Auftreten von sich wiederholenden Lawinen und das Auftreten eines schnellen Abfallens der Drain-Source-Durchbruchsspannung BV_DSS bei abnehmender Schichtdicke eingeschränkt.
Eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Halbleiterschicht ermöglicht kleinere Toleranzen in Bezug auf die Schichtdicke und den elektrischen Widerstand. Infolgedessen kann das Bauelement in Bezug auf die Schichtdicke und den elektrischen Widerstand näher am schnellen Abfall der Drain-Source-Durchbruchsspannung BV_DSS ausgelegt werden, so dass ein geringerer Einschaltwiderstand Ron erreicht werden kann.
In der Prozesskammer 100 können epitaktische Halbleiterschichten mit einer Dicke von bis zu z.B. 20 µm auf dem Substrat erzeugt werden. Für eine Schichtdicke von etwa 1 µm oder mehr kann ein als APCVD (atmospheric pressure chemical vapor deposition) bezeichnetes Verfahren in einem Temperaturbereich von etwa 1050°C bis 1180°C verwendet werden. Als Prozessgas kann z.B. TCS (Trichlorsilan) in Kombination mit z.B. H₂ (Wasserstoff) als Trägergas für die abgeschiedene Schicht verwendet werden. Dem Prozessgas kann eine Vielzahl verschiedener Dotierstoffe zugesetzt werden. Beispielsweise kann B₂H₆ (Diboran) zur p-Dotierung und/oder PH₃ (Phosphin) zur n-Dotierung zugesetzt werden.
Wie in der Technik bekannt, kann die Schichtdicke entweder durch die Temperatur oder durch den Prozessgasstrom und/oder die Prozessgasverteilung in der Prozesskammer 100 gesteuert werden. Ist die Temperatur kleiner als 900°C, so bestimmt die Temperaturverteilung über dem Substrat die Schichtdicke. Bei höheren Temperaturen, z.B. gleich oder größer als 1100°C, wird die Schichtdicke über dem Substrat hauptsächlich durch die Eigenschaften des Prozessgasstroms bestimmt. In diesem Temperaturbereich wird TCS thermisch in verschiedene Substanzen zersetzt, wobei SiCl₂ die wichtigste schichtbildende Substanz darstellt. Die Abscheiderate hängt dann hauptsächlich von der Verteilung des Partialdrucks des Prozessgases und der Gesamtmenge der schichtbildenden Moleküle (z.B. SiCl₂) ab, die über eine laminare Grenzschicht zur Oberfläche des Substrats diffundieren.
Der Prozessgasstrom, die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über dem Substrat und die Verteilung der Zusammensetzung des Prozessgases über dem Substrat können bis zu einem gewissen Grad durch ein Hauptströmungssteuerungssystem (nicht dargestellt) eingestellt werden, das zur Versorgung des Prozessgaseinlasses 130 und optional des seitlichen Prozessgaseinlasses 130_1 verwendet wird.
Gemäß der Offenbarung ist ein Prozessgasströmungsablenker (in 1 nicht dargestellt) über dem Prozessgaseinlass 130 angeordnet und so dimensioniert, dass er den Vorwärmring 140 in radialer Richtung überlappt. Der Prozessgasströmungsablenker überlappt den Vorwärmring 140 in einem Ausmaß, das mindestens die Hälfte der radialen Abmessung des Vorwärmrings 140 beträgt.
In den 3A, 3B und 4 sind verschiedene Beispiele für einen Gasströmungsablenker dargestellt. Gemäß den 3A und 3B ist ein Prozessgasströmungsablenker 310 als ein Ring oder ein Ringsegment oder eine Vielzahl von Ringsegmenten ausgebildet. Der Ring oder das Ringsegment bzw. die Ringsegmente können z.B. mindestens die Umfangserstreckung des Prozessgaseinlasses 130 überdecken. Der Gasströmungsablenker 310 kann als geschlossener Ring geformt sein, der die Prozesskammer 100 an einem inneren Umfang der Seitenwand 114 vollständig umgibt. Wie weiter unten näher beschrieben wird (9A, 9B), ist ein radial innerer, blattförmiger Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 des Gasströmungsablenkers 310 als Ringsegment geformt, das den Prozessgaseinlass 130 vollständig überlagert und sich in Umfangsrichtung erstreckt, um in einem Ausschnitt am Prozessgasauslass 150 zu enden. Der Ausschnitt kann so bemessen sein, dass er mindestens die gesamte Umfangserstreckung des Prozessgasauslasses 150 überdeckt (d.h. in einer vertikalen Projektion freilegt).
Wie in 3B gezeigt, kann ein Abstand D1 in vertikaler Richtung zwischen dem Prozessgasströmungsablenker 310 (oder genauer gesagt dem inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 davon) und dem Vorwärmring 140 gleich oder kleiner als 20 mm oder 15 mm oder 12 mm oder 10 mm in Umfangsnähe zum Prozessgaseinlass 130 oder z.B. entlang der gesamten Umfangsabmessung des Vorwärmrings 140 und des inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2 des Prozessgasströmungsablenkers 310 sein. Mit anderen Worten ist D1 ein Abstand zwischen dem Vorwärmring 140 und dem Prozessgasströmungsablenker 310 (oder genauer dem inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 davon), durch den der Prozessgasstrom auf seinem Weg zum Substrat geleitet wird. D2 ist ein Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem Prozessgasströmungsablenker 310 (oder genauer dem inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 davon) und dem Substrat, wenn es während der Prozessierung auf dem Substratträger 120 platziert ist. D1 wird auch in Umfangsnähe zum Prozessgaseinlass 130 gemessen und kann z.B. entlang der gesamten Umfangsabmessung des inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2 des Prozessgasströmungsablenkers 310 konstant sein. D1 und D2 können im Wesentlichen gleich sein (d.h. die Oberseite des Substrats kann mit der Oberseite des Vorwärmrings 140 bündig sein) oder um einige mm oder weniger voneinander abweichen.
Die Überlappung zwischen dem Vorwärmring 140 und dem Prozessgasströmungsablenker 310 (oder genauer gesagt dem inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 davon) in radialer Richtung kann z.B. gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm sein.
Es hat sich gezeigt, dass die Überlappung zwischen dem Prozessgasströmungsablenker 310 und dem Vorwärmring 140 zusammen mit einem geeigneten Abstand D1 in vertikaler Richtung zwischen diesen Elementen für verbesserte Prozessgasströmungseigenschaften über dem Substrat sorgt. Insbesondere kann, wie weiter unten näher beschrieben wird, eine gleichmäßigere Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über dem Substrat erzielt werden. Infolgedessen können die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und z.B. andere oben genannte Schichtparameter verbessert werden.
Wie weiter unten näher beschrieben wird, bewirkt der Prozessgasströmungsablenker 310, dass der Prozessgasstrom und die Verteilung der Gasströmungsgeschwindigkeit über dem Substrat gleichmäßiger sind als in einer Situation, in der kein Prozessgasströmungsablenker 310 in der Prozesskammer 100 installiert ist (wie z.B. in 1 dargestellt). Außerdem ist der laminare Prozessgasstrom über dem Substrat weniger turbulent, wenn der Prozessgasströmungsablenker 310 installiert ist. Diese Effekte bewirken eine homogenere Verteilung der Abscheiderate über dem Substrat und damit eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Schichtdicke.
Wie in den 3A und 3B dargestellt, kann der Prozessgasströmungsablenker 310 als Ring oder als ein oder mehrere Ringsegmente geformt sein, die einen radial äußeren Befestigungsabschnitt 310_1 und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 umfassen, der sich in radialer Richtung erstreckt. Der Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 kann eine Breite D3 gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm oder 30 mm haben. In dem in den 3A und 3B dargestellten Beispiel ist D3 = 27 mm. Ferner ist in diesem Beispiel D1 = 8,35 mm. D2 kann ähnlich sein wie D1, z.B. kann D2 in diesem Beispiel auf D2 = D1 = 8,35 mm eingestellt werden. Der Abstand D4 kann z.B. gemäß dem gezeigten Beispiel 11 mm betragen. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, ist zumindest der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 als Ringsegment und nicht als geschlossener Ring ausgebildet.
Der radial äußere Befestigungsabschnitt 310_1 kann jede geeignete Form haben, um den Prozessgasströmungsablenker 310 an der Seitenwand 114 des Kammerkörpers 110 zu befestigen. Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt 310_1 einen radial äußeren vertikalen Abschnitt 310_1a und einen radial inneren horizontalen Abschnitt 310_1b umfassen. Der Befestigungsabschnitt 310_1 kann eine ähnliche oder identische Form wie ein Wandelement haben (siehe 4, Wandelement 420), das in der Technik als Auskleidung (Liner) bekannt ist. Der Prozessgasströmungsablenker 310 kann aus einem Stück gefertigt sein, d.h. der radial äußere Befestigungsabschnitt 310_1 und der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 können einstückig mit dem Prozessgasströmungsablenker 310 ausgebildet sein.
Der Prozessgasströmungsablenker 310 kann so bemessen sein, dass er an einem Seitenwandring 114_1 anliegt, der Teil der Seitenwand 114 ist. Der Seitenwandring 114_1 (in der Technik auch als Basisring bezeichnet) kann ein Kanalsystem enthalten, das mit dem Prozessgaseinlass 130 verbunden ist. Der Seitenwandring 114_1 kann unterhalb des Flansches 112_1 des oberen Doms 112 angeordnet sein. Der Befestigungsabschnitt 310_1 kann so konfiguriert sein, dass er sowohl an den Flansch 112_1 des oberen Doms 112 als auch an den Seitenwandring 114_1 der Seitenwand 114 anschließt. Genauer gesagt kann der vertikale Abschnitt 310_1a an dem Seitenwandring 114_1 und/oder der horizontale Abschnitt 310_1b an dem Flansch 112_1 anliegen.
3B ist maßstabsgetreu gezeichnet, d.h. die Größen einzelner Teile oder Abschnitte eines Teils und/oder Größenverhältnisse (z.B. kleiner als oder größer als) können direkt aus 3B abgeleitet und ohne eine Beschränkung auf die spezielle Ausführungsform von 3B im Rahmen dieser Offenbarung verallgemeinert werden.
4 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Prozessgasströmungsablenker 410. Der Prozessgasströmungsablenker 410 unterscheidet sich von dem Prozessgasströmungsablenker 310 dadurch, dass er einen radial äußeren Befestigungsabschnitt 410_1 aufweist, der so konfiguriert ist, dass er an einem Wandelement 420 des Kammerkörpers 110 eingehängt werden kann. Das Wandelement 420 kann z.B. fest in die Seitenwand 114, z.B. den Seitenwandring 114_1, eingebaut oder daran befestigt sein. Das Wandelement 420 wird in der Technik manchmal auch als Auskleidung (Liner) bezeichnet.
Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 410_2 kann die gleiche Form haben wie der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, und es wird auf die obige Beschreibung verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 410_2 ist als Ringsegment und nicht als geschlossener Ring geformt. Ferner können die Abmessungen, Positionen und/oder Lage der blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitte 310_2 und 410_2 identisch sein. 4 ist maßstabsgetreu gezeichnet, d.h. die Größen einzelner Teile oder Abschnitte eines Teils und/oder Größenverhältnisse (z.B. kleiner als oder größer als) können direkt aus 4 abgeleitet und ohne eine Beschränkung auf die spezielle Ausführungsform von 4 im Rahmen dieser Offenbarung verallgemeinert werden.
Wie aus 4 ersichtlich, kann der Prozessgasströmungsablenker 410 einfach von der geöffneten Prozesskammer 100 abgenommen werden, indem der Prozessgasströmungsablenker 410 angehoben und aus der Prozesskammer 100 entfernt wird. Dies kann die Wartung oder den Austausch des Prozessgasströmungsablenkers 410 erleichtern.
Wie aus den maßstabsgetreuen Zeichnungen der 3B und 4 ersichtlich, kann die Breite D3 des blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2, 410_2 in der Nähe des Prozessgaseinlasses 130 ungefähr der Überlappung zwischen dem Vorwärmring 140 und dem Prozessgasströmungsablenker 310, 410 in radialer Richtung entsprechen. Wenn man sich auf absolute Werte bezieht, kann der Grad der Überlappung zwischen dem Vorwärmring 140 und dem Prozessgasströmungsablenker 310, 410 in radialer Richtung daher zu einem Überlappungsabstand von z.B. 15 mm oder 20 mm oder 25 mm oder 30 mm oder mehr führen. In den 3B und 4 ist der Vorwärmring 140 beispielsweise so bemessen, dass er eine Ringbreite von 35 mm hat (siehe Ringbreite RW in 1), und die Überlappung zwischen dem Vorwärmring 140 und dem Prozessgasströmungsablenkunger 310, 410 in radialer Richtung liegt nahe an der beispielhaften Abmessung D3 von 27 mm.
Die Gesamtabmessung D3 + D4 ist die Länge, über die der Prozessgasstrom durch den Prozessgasströmungsablenker 310 in den 3A und 3B und durch die Kombination aus dem Wandelement 420 und dem Prozessgasströmungsablenker 410 in 4 kanalisiert wird. Daher kann im Allgemeinen eine Gesamtkanalisierungslänge D3 + D4, die durch den Prozessgasströmungsablenker 310, 410 verursacht wird, der sich von einem Kanalisierungseinlass (z.B. mit der vertikalen Abmessung D1) zu einem Kanalisierungsauslass (z.B. mit der vertikalen Abmessung D1) erstreckt, z.B. gleich oder größer als 26 mm oder 31 mm oder 36 mm sein.
Der Prozessgasströmungsablenker 310, 410 oder zumindest dessen blattförmiger Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, 410_2 kann für Wärmestrahlung transparent sein und kann z.B. auch optisch transparent sein. Beispielsweise kann eine Wärmestrahlungstransparenz von mehr als z.B. 95% oder 99% verwendet werden. Die Wärmestrahlungstransparenz ermöglicht die Erwärmung des Vorwärmrings 140 durch Wärmestrahlung von Heizstrahlern (nicht dargestellt), die über der oberen Kuppel 112 des Kammerkörpers 110 angeordnet sind. Der Prozessgasströmungsablenker 310, 410 kann beispielsweise aus Quarz hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, für den Prozessgasströmungsablenker 310, 410 oder zumindest dessen blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, 410_2 ein Material zu verwenden, das für Wärmestrahlung undurchlässig und/oder optisch undurchsichtig ist. In diesem Fall kann der Prozessgasströmungsablenker 310, 410 oder zumindest dessen blattförmiger Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, 410_2 z.B. Graphit mit z.B. einer SiC-Beschichtung aufweisen oder daraus bestehen, oder aus polykristallinem SiC bestehen. Der Vorwärmring 140 kann dann beispielsweise durch Induktionserwärmung geeignet erwärmt werden.
Die Temperatur des Prozessgasströmungsablenkers 310, 410 während des Betriebs kann z.B. um etwa 100°C oder 200°C oder mehr niedriger sein als die Temperatur des Vorwärmrings 140. Wenn beispielsweise im Prozessierungsbereich der Prozesskammer 100 (d.h. am Substrat) eine Temperatur von 1050°C bis 1180°C verwendet wird, kann die Temperatur des Prozessgasströmungsablenkers 310, 410 z.B. im Bereich von 450°C bis 650°C liegen und z.B. etwa 540°C betragen.
In der gesamten Beschreibung werden die Begriffe „Ring“ und „Ringsegment“ verwendet, um bestimmte Teile der Prozesskammer 100 zu beschreiben, wie z.B. den Prozessgasströmungsablenker 310, 410 oder den Vorwärmring 140. Die Form dieser Teile muss nicht kreisförmig sein, sondern kann z.B. eine polygonale Form oder eine ovale Form oder ähnliches aufweisen. Obwohl die Prozesskammer 100 so beschrieben ist, dass sie nur ein einziges Substrat aufnehmen kann, ist es denkbar, dass die Prozesskammer 100 z.B. auch eine Vielzahl von Substraten aufnehmen kann, die als Substratstapel angeordnet sind.
5A zeigt die Simulationsergebnisse zur Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases am Eingang der Prozesskammer entlang des räumlich verteilten Prozessgaseinlasses 130 ohne die Verwendung eines Prozessgasströmungsablenkers, wie er hier offenbart ist. Unter Bezugnahme auf 2 bezeichnet die X-Achse den Umfangsabstand von einer Stelle an der rechten Seite des Prozessgaseinlasses 130 (bei 0,0 m) zu einer Stelle an der linken Seite des Prozessgaseinlasses 130 (bei etwa 0,6 m). Die Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases variiert stark (d.h. um einen Faktor von etwa 5) entlang des Prozessgaseinlasses 130, beginnend mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit in der Nähe der rechten Seite des Prozessgaseinlasses 130 erreicht sie eine Spitzengeschwindigkeit (siehe Pfeil) etwa in der Mitte des Prozessgaseinlasses 130 (d.h. an der Mittellinie CL) und nimmt in der Nähe der linken Seite des Prozessgaseinlasses 130 ab.
In 5B wurde die gleiche Simulation durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein Prozessgasströmungsablenker 310, wie in 3A, 3B dargestellt, mit einem blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 in Form eines geschlossenen Rings in die Prozesskammer 100 eingeführt wurde. Wie aus 5B ersichtlich, ist die Gasströmungsgeschwindigkeit entlang des Prozessgaseinlasses 130 wesentlich höher als in 5A. Außerdem variiert das Geschwindigkeitsprofil nur um einen Faktor von weniger als 3, d.h. es ist in der räumlichen Dimension wesentlich gleichmäßiger als ohne Prozessgasströmungsablenker, wie in 5A gezeigt (vgl. die Pfeile in 5B und 5A) .
Die zugrundeliegende Ursache für diese gleichmäßigere Prozessgasgeschwindigkeit ist ein Druckabfall zwischen dem Prozessgaseinlass 130 zu dem Prozessierungsbereich in der Prozesskammer 100. Dieser Druckabfall wird durch den über dem Prozessgaseinlass 130 angeordneten Prozessgasströmungsablenker 310, 410 verursacht. Der Druckabfall hängt von der Breite D3 des blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2, 410_2 (die ungefähr oder genau der Überlappung mit dem Vorwärmring 140 entsprechen kann) und von der Höhe D1 des blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2, 410_2 über dem Vorwärmring 140 ab.
Es ist zu beachten, dass dieser Effekt nicht nur auf einen Randbereich des Substrats beschränkt ist, sondern insbesondere in der Nähe der Mitte des Substrats auftritt. Dadurch wird die Gleichmäßigkeit der epitaktischen Schichtbildung über dem gesamten Substrat (Wafer) verbessert. Durch den Einsatz des Prozessgasströmungsablenkers 310, 410 konnte gezeigt werden, dass die Halbbereichs-Gleichförmigkeit einer auf dem Substrat gebildeten Epitaxieschicht um 30% des ursprünglichen Wertes erheblich reduziert werden konnte. Die Halbbereichs-Gleichförmigkeit einer auf dem Substrat abgelagerten Schicht ist definiert durch das Verhältnis zwischen dem erzielten Dickenbereich (d.h. der maximalen Schichtdicke minus der minimalen Schichtdicke über dem Substrat) und dem Zweifachen des Mittelwerts der Schichtdicke über dem Substrat. Alle hier dargestellten Ergebnisse wurden auf der Grundlage einer 300-mm-Standard-Prozesskammer 100 mit und ohne Verwendung eines Prozessgasströmungsablenkers 310, 410 erzielt.
Die Querschnittsform des Prozessgasströmungsablenkers 310, 410 oder des inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2, 410_2 davon kann konstant sein oder entlang der Umfangserstreckung des Rings oder des Ringsegments/der Ringsegmente, die den Prozessgasströmungsablenker 310, 410 darstellen, variieren. Insbesondere kann deren Querschnittsform entlang der Umfangserstreckung eines Abschnitts des Rings oder Ringsegments (der Ringsegmente), der (die) den räumlich verteilten Prozessgaseinlass 130 überlagert (überlagern), konstant sein. Die Werte der Abstände D1, D2 und/oder D3 können sich auf einen Querschnitt beziehen, der durch die radiale Mittellinie CL des in 2 dargestellten räumlich verteilten Prozessgaseinlasses 130 definiert ist.
Die experimentellen Ergebnisse bestätigten, dass der Prozessgasströmungsablenker durch Homogenisierung der Gasgeschwindigkeit und der Gasverteilung sowie durch eine Verringerung der horizontalen und vertikalen Turbulenzen eine Verbesserung der Homogenität der Abscheidungsrate und damit der Dickenverteilung der Epitaxieschicht auf dem Wafer ermöglichte. 6 zeigt die gemessene radiale Dickenverteilung der auf dem Substrat abgeschiedenen Epitaxieschichten unter Verwendung eines in Umfangsrichtung geschlossenen (360°) blattförmigen Prozessgasablenkers mit unterschiedlichen Prozessparametern. Im Einzelnen entsprechen die Kurven 6_1, ..., 6_3 den folgenden Prozessparametern:

Kurve 6_1: X-Strom, Flussrate = 100%
Kurve 6 2: X-Strom, Flussrate = 89%
Kurve 6_3: X-Strom, Flussrate = 86%.

Der Hauptstrom ist ein Gasstrom aus einem Gemisch von etwa 25% Prozessgas (d.h. TSC Precursor-Gas) und 75% H₂, der am Prozessgaseinlass 130 eingeleitet wird. Der Trägergasstrom ist ein reiner H₂-Strom, der zusätzlich am Prozessgaseinlass 130 eingeleitet wird. Der X-Strom ist ein Gasstrom aus einem Gemisch von 25% Prozessgas (d.h. TSC Precursor-Gas) und 75% H₂, der am seitlichen Prozessgaseinlass 130_1(dem sogenannten X-Strom-Einlass) eingeleitet wird.
Die obigen und weitere Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass eine Ausführung mit einem umlaufenden (360°) Prozessgasströmungsablenkerring in der Prozesskammer (oberhalb des Vorwärmrings wie oben beschrieben) zu einer Dickenabnahme im Randbereich des Wafers führt, siehe 6. In einer Standardprozesskammer ohne Prozessgasströmungsablenkerring kann die Dicke im Randbereich des Wafers nachjustiert werden, z.B. durch Erhöhung der TCS-Precursor-Gasmenge am seitlichen Prozessgaseinlass 130_1 (X-Strom). In der modifizierten Prozesskammer mit einem umlaufenden (360°) Prozessgasströmungsablenkerring konnte die Dicke im Randbereich des Wafers jedoch auch mit modifizierten Prozessparametern nicht erhöht werden (6). Vielmehr nahm die radiale Dickenverteilung in einer Prozesskammer mit einem umlaufenden (360°) Prozessgasströmungsablenkerring, wie in 6 dargestellt, unabhängig von den verwendeten Prozessparametern ab einem Radius von etwa 115 mm deutlich ab.
Weitere Versuchsergebnisse zeigten, dass die Dickenabnahme im Randbereich des Wafers auf die Entstehung von Turbulenzen oder auf eine Unterbrechung des laminaren Stroms im Bereich des Auslasses (d.h. des Prozessgasauslasses 150) zurückzuführen ist.
Es wurde herausgefunden, dass eine Aussparung oder ein Ausschnitt im Prozessgasströmungsablenkerring oberhalb des Prozessgasauslasses 150 vorteilhaft ist um dies zu vermeiden, und genauer stellte sich dies als die einzige Möglichkeit heraus, um eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit in Hinblick auf den nachteiligen Effekt der randseitigen Dickenverringerung zu erreichen.
Anders ausgedrückt wurde festgestellt, dass durch eine Aussparung des Strömungsablenkerrings oberhalb des Prozessgasauslasses 150 die Dicke im Randbereich des Wafers mit unterschiedlichen Prozessparametern (z.B. der TCS-Menge am X-Strom, der Höhe des Substratträgers 120 (z.B. Suszeptor), u.s.w.) eingestellt werden kann.
7 zeigt die radiale Dickenverteilung von Epitaxieschichten, die in der Prozesskammer 100 mit einem Prozessgasströmungsablenker 310 über dem Prozessgaseinlass 130 und einer Aussparung (d.h. Ausschnitt) im Auslassbereich, d.h. über dem Prozessgasauslass 150, gebildet wurden. Es wurden verschiedene Prozessparameter für die Flussrate eines zusätzlichen Prozessgasstroms (X-Strom) verwendet, der vom seitlichen Prozessgaseinlass 130_1 zugeführt wird. Genauer gesagt entsprechen die Kurven 7_1, 7_2, 7_3 bei einer gegebenen Hauptflussrate den folgenden Prozesseinstellparametern:

Kurve 7_1: X-Strom, Flussrate = 90%
Kurve 7_2: X-Strom, Flussrate = 100%
Kurve 7_3: X-Strom, Flussrate = 110%.

7 zeigt, dass die Einstellung der Schichtdicke über die Steuerung des X-Stroms bei Verwendung eines mit einem Ausschnitt versehenen Prozessgasströmungsablenkers 310, bei dem der Ablenkteil als Ringsegment geformt ist, das nicht mit dem Auslass überlappt, wieder möglich ist. Je mehr X-Strom, desto höher ist die Schichtdicke am Rand. 7 zeigt 4 Messwerte pro Kurve 7_1, 7_2, 7_3 direkt am Randradius, ansonsten bei jedem Radius nur einen Messwert pro Kurve 7_1, 7_2, 7_3.
8 zeigt, dass mit dem mit einem Ausschnitt versehenen Prozessgasströmungsablenker 310 eine hohe Gleichmäßigkeit des Dickenprofils erreicht werden kann. Die Kurven 8_1 und 8_2 wurden ohne Prozessgasströmungsablenker ermittelt, d.h. mit der Standard-Auskleidung (Standard-Liner), die in der Standard-Prozesskammer 100 der AMAT Epi Centura-Anlage verwendet wird. Größere Dickenschwankungen wurden bei unterschiedlichen Prozesseinstellparametern immer beobachtet (Kurven 8_1 und 8_2). Die Kurve 8_3 wurde bei Verwendung des hierin offenbarten ausgeschnittenen Prozessgasströmungsablenkers 310 erhalten (3A, 3B, 9A, 9B). Dieser ausgeschnittene Prozessgasströmungsablenker 310 ermöglicht eine Glättung des Dickenprofils über den gesamten Wafer mit einer maximalen normierten Dickenabweichung von ±0,005%.
Mit anderen Worten hat sich gezeigt, dass die Kanalisierung des Prozessgaseinlassstroms am Prozessgaseinlass 130 in Kombination mit der Nichtkanalisierung des Prozessgasauslassstroms am Prozessgasauslass 150 Strömungsbedingungen in der Prozesskammer 100 herbeiführt, die zu einer sehr gleichmäßigen und einfach steuerbaren Schichtabscheidung führen.
In den 9A und 9B ist ein beispielhafter Prozessgasströmungsablenker 310 dargestellt. Dieser Prozessgasströmungsablenker 310 wurde in den Versuchsaufbauten zur Messung der Kurven 7_1, 7_2, 7_3 und 8_3 der 7 bzw. 8 verwendet.
Der Prozessgasströmungsablenker 310 umfasst den radial äußeren Befestigungsabschnitt 310_1 und den radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, siehe auch 3A und 3B. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 erstreckt sich in Umfangsrichtung und endet an den Enden 310_2a und 310_2b. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 ist somit als Ringsegment ausgebildet, wobei die Enden 310_2a und 310_2b die Ränder eines Ausschnitts 910 oder einer Ausnehmung des Prozessgasströmungsablenkers 310 definieren.
Der Ausschnitt 910, der sich zwischen den Enden 310_2a und 310_2b des blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitts 310_2 befindet, kann in seiner Umfangsrichtung so bemessen sein, dass er den Prozessgasauslass 150 in Bezug auf seine seitlichen Abmessungen, die in 9B durch gestrichelte Linien 150a, 150b entsprechend dem Umriss des Prozessgasauslasses 150 dargestellt sind, vollständig überdeckt. Der Ausschnitt 910 kann in seiner radialen Richtung so bemessen sein, dass er den Vorwärmring 140 am Prozessgasauslass 150 vollständig oder nahezu vollständig überdeckt (d.h. in einer vertikalen Projektion freilegt). Wie bereits erwähnt, überlagert der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 den Prozessgaseinlass 130 vollständig, wobei die Umrisse 130a, 130b des Prozessgaseinlasses 130 in 9B durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 kann einen Basisringsegmentabschnitt B und zwei sich an den Basisringsegmentabschnitt B anschließende (angrenzende), sich in Umfangsrichtung zum Ausschnitt 910, d.h. zu ihren Enden 310_2a bzw. 310_2b, erstreckende seitliche Ringsegmentabschnitte Sa, Sb umfassen oder sich aus diesen zusammensetzen. Während der Basisringsegmentabschnitt B eine radial konstante Abmessung haben kann, haben die seitlichen Ringsegmentabschnitte Sa, Sb jeweils eine sich radial zur Aussparung 910 hin verjüngende Form und enden an den Enden 310_2a bzw. 310_2b jeweils an der Aussparung. Der Basisringsegmentabschnitt B kann sich in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von 140° oder 160° oder 180° oder 200° oder mehr erstrecken. Die Aussparung 910 kann sich in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von 90° oder 110° oder 130° oder 150° oder mehr erstrecken. Die (optionalen) zwei seitlichen Ringsegmentabschnitte Sa, Sb können so bemessen sein, dass sie den verbleibenden Winkelbereich zwischen dem Basisringsegmentabschnitt B und dem Ausschnitt 910 ausfüllen.
Der blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 kann so bemessen sein, dass er den seitlichen Prozessgaseinlass 130_1 überlagert. Zum Beispiel kann der seitliche Ringsegmentabschnitt Sa so positioniert werden, dass er über dem seitlichen Prozessgaseinlass 130_1 liegt.
In dem gezeigten Beispiel ist der Innenumfang der seitlichen Ringsegmentabschnitte Sa, Sb linear. Sie können zum Beispiel tangential zum Innenradius des Basisringsegments B verlaufen. In anderen Beispielen kann der Innenumfang der seitlichen Ringsegmentabschnitte Sa, Sb eine gekrümmte Form haben. Die Krümmung kann beispielsweise konkav oder konvex sein, d.h. sie kann die Winkelausdehnung der seitlichen Ringsegmente Sa, Sb im Vergleich zu einer tangentialen Umfangslinie vergrößern oder verringern.
Der Prozessgasströmungsablenker 310 kann symmetrisch zur Mittellinie CL des Prozessgaseinlasses 130 sein (die mit der Mittellinie des Prozessgasauslasses 150 zusammenfallen kann).
Wie aus 3B ersichtlich, kann sich der Befestigungsabschnitt 310_1 des Prozessgasströmungsablenkers 310 mit dem Vorwärmring 140 nicht überlappen. Daher kann der Vorwärmring 140 innerhalb des Ausschnitts 910 entlang dem Prozessgasauslass 150 in einer vertikalen Projektion durch den Prozessgasströmungsablenker 310 vollständig freigelegt sein.
Im gezeigten Beispiel hat die Grenzlinie BL zwischen dem radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2 und dem radial äußeren Befestigungsabschnitt 310_1 z.B. einen Radius von 223,64 mm. Diese Grenzlinie BL muss jedoch nicht durch ein Konstruktionsmerkmal (z.B. Stufe im Abstand D4) des Prozessgasströmungsablenkers 310 realisiert sein, wie in 3B beispielhaft dargestellt, sondern ergibt sich aus der Form des Ausschnitts 910, die es erfordert, dass ein radial innerer Teil des Prozessgasströmungsablenkers 310 als Ringsegment ausgeführt ist.
Anders ausgedrückt wurde in einer anfänglichen Ausführungsform der blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, 410_2 dem sogenannten Liner (4: Wandelement 420; 3A-B: integrierter Befestigungsabschnitt 310_1) hinzugefügt, wobei der blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt 310_2, 410_2 am Prozessgasauslass 150 ausgespart ist. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessgasströmungsablenker 310 mit der Aussparung 910 am Prozessgasauslass 150 unabhängig von dem Liner (Auskleidung) sein. Allgemein gesagt kann mit relativ geringem Aufwand der gesamte Gasstrom und die Strömungsgeschwindigkeit in der Prozesskammer 100 durch ein einziges Kammerteil verändert werden, um eine Verbesserung der Schichtdicke und der Dotiergleichmäßigkeit zu erreichen.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Aspekte der Offenbarung:
Beispiel 1 ist eine Prozesskammer zur Prozessierung eines Substrats, die einen Kammerkörper umfasst, der einen inneren Substratprozessierungsbereich definiert. Die Prozesskammer umfasst einen Substratträger zum Halten eines Substrats und einen Vorwärmring mit einer zentralen Öffnung, die so bemessen ist, dass sie um das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat herum angeordnet werden kann. Ein Prozessgaseinlass ist so konfiguriert, dass Prozessgas in einer seitlichen Richtung über den Vorwärmring und über das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat strömt. Ein Prozessgasauslass ist gegenüber dem Prozessgaseinlass angeordnet. Ein Prozessgasströmungsablenker umfasst einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt, der sich in radialer Richtung erstreckt. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt ist als Ringsegment ausgebildet. Der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt ist oberhalb des Prozessgaseinlasses angeordnet und so dimensioniert, dass er mit dem Vorwärmring überlappt, wobei der Grad der Überlappung zwischen dem Vorwärmring und dem Prozessgasströmungsablenker in radialer Richtung mindestens 1/2 der radialen Abmessung des Vorwärmrings beträgt.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 optional umfassen, dass der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt sich in Umfangsrichtung erstreckt und in einem Ausschnitt am Prozessgasauslass endet.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand von Beispiel 2 optional umfassen, dass der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt einen Basisringsegmentabschnitt, der den Prozessgaseinlass überlagert, und zwei seitliche Ringsegmentabschnitte umfasst, die an den Basisringsegmentabschnitt angrenzen und sich in Umfangsrichtung zum Ausschnitt erstrecken, wobei die seitlichen Ringsegmentabschnitte jeweils eine Form aufweisen, die sich radial zum Ausschnitt hin verjüngt und am Ausschnitt endet.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand von Beispiel 3 optional umfassen, dass der Basisringsegmentabschnitt eine konstante radiale Abmessung hat.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand von Beispiel 3 oder 4 optional umfassen, dass sich der Basisringsegmentabschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 140° oder 160° oder 180° oder 200° erstreckt.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 3 bis 5 optional umfassen, dass sich der Ausschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 90° oder 110° oder 130° oder 150° erstreckt.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass die Prozesskammer einen seitlichen Prozessgaseinlass umfasst, der so konfiguriert ist, dass er dem Substrat einen zusätzlichen Prozessgasstrom zuführt, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt über dem seitlichen Prozessgaseinlass angeordnet ist und diesen überlagert.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt und dem Vorwärmring gleich oder kleiner als 20 mm oder 15 mm oder 12 mm oder 10 mm oder 8 mm in der Nähe des Prozessgaseinlasses ist.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der Überlappungsgrad mindestens 2/3 oder 3/4 der radialen Abmessung des Vorwärmrings in der Nähe des Prozessgaseinlasses beträgt.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der Grad der Überlappung in radialer Richtung gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm in der Nähe des Prozessgaseinlasses ist.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der Prozessgasströmungsablenker für die Wärmestrahlung transparent ist.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 10 optional umfassen, dass der Prozessgasströmungsablenker für Wärmestrahlung undurchsichtig ist.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt als geschlossener Ring ausgebildet ist.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 13 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er dauerhaft in einer Wand der Prozesskammer installiert werden kann.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand von Beispiel 13 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er an einem Wandelement der Prozesskammer eingehakt werden kann.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass die zentrale Öffnung des Vorwärmrings so bemessen ist, dass der Vorwärmring von einem Umfang des Substratträgers durch einen Spalt zwischen 0,1 mm und 0,8 mm getrennt ist.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional umfassen, dass der Substratträger drehbar ist.
Beispiel 18 ist ein Beispiel eines Prozessgasströmungsablenkers zur Verwendung in einer Substrat-Prozesskammer, wobei der Prozessgasströmungsablenker einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt umfasst, der als Ringsegment geformt ist und sich von dem radial äußeren Befestigungsabschnitt in der radial inneren Richtung über einen Abstand von gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm erstreckt.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand von Beispiel 18 optional umfassen, dass sich der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt in der Umfangsrichtung erstreckt, um in einem Ausschnitt zu enden, der so konfiguriert ist, dass er an einem Prozessgasauslass der Substrat-Prozesskammer angeordnet ist.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand von Beispiel 19 optional umfassen, dass der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt einen Basisringsegmentabschnitt umfasst, der so bemessen ist, dass er den Prozessgaseinlass vollständig überlagert, und zwei seitliche Ringsegmentabschnitte, die an den Basisringsegmentabschnitt angrenzen und sich in der Umfangsrichtung zum Ausschnitt erstrecken, wobei die seitlichen Ringsegmentabschnitte jeweils eine Form aufweisen, die sich radial zum Ausschnitt hin verjüngt und am Ausschnitt endet.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand von Beispiel 19 optional umfassen, dass der Basisringsegmentabschnitt eine konstante radiale Abmessung hat.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand von Beispiel 20 oder 21 optional umfassen, dass sich der Basisringsegmentabschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 140° oder 160° oder 180° oder 200° erstreckt.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand eines der Beispiele 20 bis 22 optional umfassen, dass sich der Ausschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 90° oder 110° oder 130° oder 150° erstreckt.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand eines der Beispiele 20 bis 23 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt als geschlossener Ring ausgebildet ist.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand eines der Beispiele 18 bis 24 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er dauerhaft in einer Wand der Prozesskammer installiert wird.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand von Beispiel 25 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt einen radial äußeren vertikalen Abschnitt und einen radial inneren horizontalen Abschnitt umfasst.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand eines der Beispiele 18 bis 24 optional umfassen, dass der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er an einem Wandelement der Prozesskammer eingehakt werden kann.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand eines der Beispiele 18 bis 27 optional umfassen, dass der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt für Wärmestrahlung transparent ist.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand eines der Beispiele 18 bis 27 optional umfassen, dass der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt für Wärmestrahlung undurchsichtig ist.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass eine Vielzahl alternativer und/oder gleichwertiger Ausführungsformen anstelle der dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen verwendet werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die vorliegende Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt wird.

Claims

Prozesskammer zur Prozessierung eines Substrats, die umfasst: einen Kammerkörper, der einen inneren Substratprozessierungsbereich definiert; einen Substratträger zum Halten eines Substrats; einen Vorwärmring mit einer zentralen Öffnung, die so bemessen ist, dass sie um das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat herum angeordnet ist; einen Prozessgaseinlass, der so konfiguriert ist, dass er Prozessgas in eine seitliche Richtung leitet, um über den Vorwärmring und über das auf dem Substratträger zu platzierende Substrat zu strömen; einen Prozessgasauslass, der gegenüber dem Prozessgaseinlass angeordnet ist; und einen Prozessgasströmungsablenker, der einen radial äußeren Befestigungsabschnitt und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt umfasst, der sich in der radialen Richtung erstreckt, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt als Ringsegment ausgebildet ist, der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt oberhalb des Prozessgaseinlasses angeordnet und so dimensioniert ist, dass er mit dem Vorwärmring überlappt, und der Grad der Überlappung zwischen dem Vorwärmring und dem Prozessgasströmungsablenker in radialer Richtung mindestens 1/2 der radialen Abmessung des Vorwärmrings beträgt.
Prozesskammer nach Anspruch 1, wobei sich der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt in Umfangsrichtung erstreckt und in einem Ausschnitt am Prozessgasauslass endet.
Prozesskammer nach Anspruch 2, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt einen Basisringsegmentabschnitt, der den Prozessgaseinlass überlagert, und zwei seitliche Ringsegmentabschnitte umfasst, die an den Basisringsegmentabschnitt angrenzen und sich in Umfangsrichtung zum Ausschnitt erstrecken, wobei die seitlichen Ringsegmentabschnitte jeweils eine Form aufweisen, die sich radial zum Ausschnitt hin verjüngt und am Ausschnitt endet.
Prozesskammer nach Anspruch 3, wobei der Basisringsegmentabschnitt eine konstante radiale Abmessung aufweist.
Prozesskammer nach Anspruch 3 oder 4, wobei sich der Basisringsegmentabschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 140° oder 160° oder 180° oder 200° erstreckt.
Prozesskammer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich der Ausschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 90° oder 110° oder 130° oder 150° erstreckt.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozesskammer einen seitlichen Prozessgaseinlass umfasst, der so konfiguriert ist, dass er dem Substrat einen zusätzlichen Prozessgasstrom zuführt, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt oberhalb des seitlichen Prozessgaseinlasses angeordnet ist und diesen überlagert.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt und dem Vorwärmring gleich oder kleiner als 20 mm oder 15 mm oder 12 mm oder 10 mm oder 8 mm in der Nähe des Prozessgaseinlasses ist.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Überlappungsgrad mindestens 2/3 oder 3/4 der radialen Abmessung des Vorwärmrings in der Nähe des Prozessgaseinlasses beträgt.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grad der Überlappung in radialer Richtung gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm in der Nähe des Prozessgaseinlasses ist.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessgasströmungsablenker für Wärmestrahlung transparent ist.
Prozesskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Prozessgasströmungsablenker für Wärmestrahlung undurchsichtig ist.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt als geschlossener Ring ausgebildet ist.
Prozesskammer nach Anspruch 13, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er dauerhaft in einer Wand der Prozesskammer installiert werden kann.
Prozesskammer nach Anspruch 13, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt so gestaltet ist, dass er an einem Wandelement der Prozesskammer eingehakt werden kann.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Öffnung des Vorwärmrings so bemessen ist, dass der Vorwärmring von einem Umfang des Substratträgers durch einen Spalt zwischen 0,1 mm und 0,8 mm getrennt ist.
Prozesskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Substratträger drehbar ist.
Prozessgasströmungsablenker zur Verwendung in einer Substrat-Prozesskammer, wobei der Prozessgasströmungsablenker umfasst: einen radial äußeren Befestigungsabschnitt; und einen radial inneren, blattförmigen Prozessgasablenkungsabschnitt, der als Ringsegment geformt ist und sich von dem radial äußeren Befestigungsabschnitt in der radial inneren Richtung über einen Abstand von gleich oder größer als 15 mm oder 20 mm oder 25 mm erstreckt.
Prozessgasströmungsablenker nach Anspruch 18, wobei sich der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt in der Umfangsrichtung erstreckt, um in einem Ausschnitt zu enden, der so konfiguriert ist, dass er an einem Prozessgasauslass der Substrat-Prozesskammer angeordnet ist.
Prozessgasströmungsablenker nach Anspruch 19, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt einen Basisringsegmentabschnitt umfasst, der so bemessen ist, dass er den Prozessgaseinlass vollständig überlagert, und zwei seitliche Ringsegmentabschnitte, die an den Basisringsegmentabschnitt angrenzen und sich in der Umfangsrichtung zum Ausschnitt erstrecken, wobei die seitlichen Ringsegmentabschnitte jeweils eine Form aufweisen, die sich radial zum Ausschnitt hin verjüngt und am Ausschnitt endet.
Prozessgasströmungsablenker nach Anspruch 20, wobei der Basisringsegmentabschnitt eine konstante radiale Abmessung aufweist.
Prozessgasströmungsablenker nach Anspruch 20 oder 21, wobei sich der Basisringsegmentabschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 140° oder 160° oder 180° oder 200° erstreckt.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei sich der Ausschnitt in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von gleich oder größer als 90° oder 110° oder 130° oder 150° erstreckt.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt als geschlossener Ring ausgebildet ist.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er dauerhaft in einer Wand der Prozesskammer installiert wird.
Prozessgasströmungsablenker nach Anspruch 25, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt einen radial äußeren vertikalen Abschnitt und einen radial inneren horizontalen Abschnitt umfasst.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei der radial äußere Befestigungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er an einem Wandelement der Prozesskammer eingehakt werden kann.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 18 bis 27, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt für die Wärmestrahlung transparent ist.
Prozessgasströmungsablenker nach einem der Ansprüche 18 bis 27, wobei der radial innere, blattförmige Prozessgasablenkungsabschnitt für die Wärmestrahlung undurchsichtig ist.