DE10260645B3 - Kompensationsrahmen zur Aufnahme eines Substrats - Google Patents

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Abstract

Ein innerer Umriss des Kompensationsrahmens (2) ist zur Aufnahme des Substrats (1) polygon ausgestaltet. Bei aufgenommenem Substrat (1) umschließt der Kompensationsrahmen (2) das Substrat (1) an dessen äußerem Rand. Ein Teilbereich (3a) einer oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens (2) verläuft in einer gegebenen Höhe (h) oberhalb der Ebene einer oberen Hauptfläche (1a) des Substrats (1), wenn dieses in den Kompensationsrahmen (2) aufgenommen ist. Weiterhin verläuft ein weiterer Teilbereich (3b) der oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens im Wesentlichen in derselben Höhe wie die Ebene der oberen Hauptfläche (3) des Substrats (1), wenn dieses in den Kompensationsrahmen (2) aufgenommen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompensationsrahmen zur Aufnahme eines Substrats gemäß dem Oberbegriff des Ansprus 1.
  • Auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie werden u. a. auch verschiedene Gasphasenätzprozesse (z. B. chemischer oder ionischer Natur) eingesetzt zum kontrollierten Ätzen von Substraten. Solche Substrate können Halbleiterscheiben sein, die der Herstellung von Halbleiterbauelementen dienen, oder aber auch herzustellende Fotomasken, die dann später, nach ihrer Fertigstellung, bei der Herstellung der Halbleiterbauelemente u. a. im Rahmen von Belichtungsprozessen eingesetzt werden. Bei diesen Ätzprozessen ist man stets bestrebt, eine möglichst gleichmäßige Konzentrationsverteilung der Ätzstoffe, d. h: der reaktiven Spezies, über dem zu ätzenden Substrat hinweg zu erzielen. Probleme bereitet dabei der Randbereich des Substrats, da hier aufgrund der geometrischen Verhältnisse die Ätzrate in der Regel anders ist als beispielsweise in der Mitte des Substrats. Es stellt sich also am Randbereich des Substrats eine andere Konzentration der reaktiven Spezies ein als im Mittenbereich des zu ätzenden Substrats.
  • In Fällen, in denen das zu ätzende Substrat eine Halbleiterscheibe ist, hat man sich bislang mit sog. Fokusringen beholfen. Dies ist z. B. in der US 5 685 914 A und in der US 5 976 310 A offenbart. Allerdings stellt sich der gewünschte Erfolg lediglich bei Substraten mit kreisförmiger Hauptoberfläche ein, nicht jedoch bei geometrisch anders gestalteten Substraten wie z. B. bei Fotomasken, die in der Regel eine rechteckige oder quadratische Hauptoberfläche aufweisen.
  • Ein gattungsgemäßer Kompensationsrahmen, ebenfalls für Substrate mit kreisförmigen Hauptoberflächen, ist aus der US 6 284 093 B1 bekannt.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sich bei Ätzvorgängen bezüglich eines Substrats mit nicht-runder Hauptoberfläche eine möglichst gleichmäßige Konzentrationsverteilung über dem Substrat einstellt.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kompensationsrahmen gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
    •
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
  • die 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens sowie ein darin eingebrachtes Substrat, beide jeweils in Draufsicht,
  • die 2 einen Querschnitt durch den Kompensationsrahmen mit Substrat nach 1,
  • die 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens samt aufgenommenem Substrat, und
  • die 4 bis 7 eine dritte und eine vierte Ausführungsform samt jeweils eingelegtem Substrat, jeweils in Draufsicht und im Querschnitt.
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 in Draufsicht. Ein polygones Substrat 1, beispielsweise eine viereckige herzustellende Fotomaske, die während ihres Herstellprozesses einem Ätzvorgang unterzogen werden soll, ist innerhalb des Kompensationsrahmens 2 angeordnet. Damit das Substrat 1 innerhalb des Kompensationsrahmens 2 aufnehmbar ist, ist der innere Umriß des Kompensationsrahmens 2 erfindungsgemäß Polygon ausgestaltet und bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform viereckig. Das Substrat 1 wird an seinem äußeren Rand vom Kompensationsrahmen 2 umschlossen.
  • Die in 1 dargestellte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 und das Substrat 1 sind in 2 in einem Querschnitt dargestellt. Der Querschnitt ist entlang der in 1 dargestellten Linie II-II vorgenommen. Aus 2 ist ersichtlich, dass eine obere Hauptfläche 3 des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 bezüglich einer oberen Hauptfläche 1a des Substrats 1 in verschiedenen Höhen verläuft: ein erster Teilbereich 3a der oberen Hauptfläche 3 des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 verläuft in einer gegebenen Höhe h, die beispielsweise wenigstens 5 mm beträgt, oberhalb der oberen Hauptfläche 1a des Substrats 1. Ein weiterer Teilbereich 3b der oberen Hauptfläche 3 des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 verläuft im Wesentlichen in derselben Höhe wie die obere Hauptfläche 1a des Substrats 1. Dieser weitere Teilbereich 3b weist eine konstante Breite b auf, die vorzugsweise in einem Bereich von 1 mm bis 30 mm liegt. Die Konzentration der reaktiven Spezies kann z.B. durch Rekombination an den Wänden des Kompensationsrahmens bzw. durch die Beeinflussung des elektrischen Feldes in einem Plasmaätzprozess lokal moduliert werden. Dies ist vorteilhaft, wenn durch eine ungleichmässige Verteilung der zu ätzenden Spezies auf dem Substrat lokale Verarmungseffekte der reaktiven Spezies auftreten. Ebenso vorteilhaft ist dies in dem Fall eines Ätzgases aus mehreren Komponenten. Bei einer verschieden ungleichmässigen Verteilung der reaktiven Komponenten (z.B. Gradient in einem reaktiven Plasma) können z.B. bei einem unterschiedlichen Rekombinationskoeffizienten der beiden reaktiven Komponenten an der Kompensationsrahmenoberfläche durch eine geeignete Ausführung des Kompensationsrahmens die beiden Konzentrationsprofile einander angeglichen werden (z.B. Cl- und O-Radikale beim Plasmaätzen von Chrom für die Fotomaskenherstellung). Da die Ecken eines viereckigen Substrates einem anderen Fluss an reaktiven Spezies ausgesetzt sind als die Kanten, ist es unter Umständen vorteilhaft, den Abstand b zwischen Substrat und Kompensationsrahmen im Eckenbreich lokal abweichend auszuführen. Die Konzentration der Spezies wird nämlich beim Ätzen durch eine Wechselwirkung (z. B. durch Rekombination) der Spezies mit dem Kompensationsrahmen 2 beeinflußt. Dieser Einfluß wird durch die Wirkung der Breite b in Verbindung mit der Höhe h eingestellt.
  • Die in den 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 ist so dimensioniert, dass er bei aufgenommenem Substrat 1 unmittelbar an dieses angrenzt. In 3 hingegen ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 gezeigt, bei welcher ein aufgenommenes Substrat 1 in einem gegebenen Abstand d umschlossen wird. Dieser Abstand d beträgt günstigerweise 1 mm bis 4 mm.
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2. Sie unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform in der Ausgestaltung des weiteren Teilbereichs 3b: dieser weitere Teilbereich 3b weist an einigen Stellen, die in 4 an den inneren Ecken des Kompensationsrahmens 2 angeordnet sind, eine größere Breite b1 auf als an den sonstigen Stellen des weiteren Teilbereichs 3b, deren Breite mit dem vorstehend bereits verwendeten Buchstaben „b" bezeichnet ist. Ansonsten entspricht diese dritte Ausführungsform der ersten Ausführungsform, dargestellt in den 1 und 2.
  • 5 zeigt die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 in einem Querschnitt, der entlang einer Linie V-V gezogen ist, welche in 4 eingezeichnet ist. Auch aus 5 sind die unterschiedlichen Breiten b und b1 ersichtlich, die sich vorteilhafterweise beide im Bereich von 1 mm bis 30 mm bewegen können. Dabei ist es jedoch günstig, dass die beiden voneinander verschiedenen Breiten b, b1 einen Unterschied von wenigstens 0,5 mm aufweisen.
  • Die 6 und 7 zeigen eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2, die der vorbeschriebenen dritten Ausführungsform sehr ähnlich ist: allerdings weisen hier die einen Stellen der voneinander verschiedenen Stellen eine geringere Breite b2 auf als die Breite b an den anderen Stellen der voneinander verschiedenen Stellen beträgt. Die einen Stellen sind hier ebenfalls im Bereich der inneren Ecken des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 angeordnet. Die Breiten b und b2 betragen auch hier vorteilhafterweise 1 mm bis 30 mm, wobei ein Unterschied zwischen diesen Breiten b, b2 von wenigstens 0,5 mm herrscht. Der in 7 gezeigte Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Kompensationsrahmen 2 ist entlang der in der 6 dargestellten Linie VII-VII gezogen.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 sind in der Zeichnung in denjenigen Figuren, in denen sie in Draufsicht dargestellt sind, jeweils so gezeigt, dass der äußere Umriß des erfindungsgemäßen Kompensationsrahmens 2 kreisförmig ist. Dies könnte jedoch auch anders sein, z. B. viereckig.
    • 1
    Substrat
    1a
    Obere Hauptfläche des Substrats
    2
    Kompensationsrahmen
    3
    Obere Hauptfläche des Kompensationsrahmens
    3a, 3b
    Teilbereiche des Kompensationsrahmens
    b, b1, b1
    Breite
    d
    Abstand
    h
    Höhe

Claims (11)

  1. Kompensationsrahmen zur Aufnahme eines Substrats (1) mit folgenden Merkmalen: – ein innerer Umriss des Kompensationsrahmens (2) ist zur Aufnahme des Substrats (1) ausgestaltet, – bei aufgenommenem Substrat (1) umschließt der innere Umriss des Kompensationsrahmens (2) das Substrat (1) an dessen äußerem Rand, – ein Teilbereich (3a) einer oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens (2) verläuft in einer gegebenen Höhe (h) oberhalb der Ebene einer oberen Hauptfläche (1a) des Substrats (1), wenn dieses in den Kompensationsrahmen (2) aufgenommen ist, – ein weiterer Teilbereich (3b) der oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens (2) verläuft im Wesentlichen in derselben Höhe wie die Ebene der oberen Hauptfläche (1a) des Substrats (1), wenn dieses in den Kompensationsrahmen (2) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Umriss des Kompensationsrahmens (2) zur Aufnahme des Substrats (1) polygon ausgestaltet ist und dass der weitere Teilbereich (3b) der oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens (2) an voneinander verschiedenen Stellen verschiedene Breiten (b; b1, b2) aufweist.
  2. Kompensationsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er so dimensioniert ist, dass er bei aufgenommenem Substrat (1) entlang des gesamten inneren Umrisses unmittelbar an das Substrat (1) angrenzt.
  3. Kompensationsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er so dimensioniert ist, dass er bei aufgenommenem Substrat (1) dieses in einem gegebenen Abstand (d) umschließt.
  4. Kompensationsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebene Abstand (d) 1 bis 4 mm beträgt.
  5. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebene Höhe (h), in dem der Teilbereich (3a) der Ebene der oberen Hauptfläche (3) des Kompensationsrahmens (2) oberhalb der oberen Hauptfläche (1a) des Substrats (1) verläuft, wenigstens 5 mm beträgt.
  6. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Stellen der voneinander verschiedenen Stellen eine größere Breite (b1) aufweisen als die anderen Stellen.
  7. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Stellen der voneinander verschiedenen Stellen eine geringere Breite (b2) aufweisen als die anderen Stellen.
  8. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Stellen an Ecken des Kompensationsrahmens (2) angeordnet sind.
  9. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Breiten (b; b1, b2) 1 bis 30 mm betragen.
  10. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die verschiedenen Breiten (b; b1, b2) um wenigstens 0,5 mm voneinander unterscheiden.
  11. Kompensationsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Umriß viereckig ist.
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