DE112013001929T5

DE112013001929T5 - Kantenring für eine Abscheidungskammer

Info

Publication number: DE112013001929T5
Application number: DE112013001929.9T
Authority: DE
Inventors: Ashish Goel; Anantha Subramani
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-12-24
Also published as: US20130264035A1; CN104205295A; KR102129844B1; TW201348489A; JP2015519472A; US9376752B2; TWI568875B; WO2013151703A1; CN104205295B; JP6141405B2; KR20150005556A

Abstract

Offenbart sind eine Vorrichtung und Verfahren zur Material- und Wärmebearbeitung von Substraten in einer einzelnen Kammer. In einer Ausführungsform wird ein Kantenring bereitgestellt. Der Kantenring weist einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche auf, ein erstes erhabenes Teil, das sich im Wesentlichen orthogonal von der zweiten Fläche erstreckt, ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das erste erhabene Teil erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist, und ein drittes erhabenen Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das zweite erhabene Teil erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, wobei die zweite Vertiefung eine schräge Fläche aufweist, die einen Reflexionswert hat, der anders ist als ein Reflexionswert der ersten Fläche.

Description

GEBIET
Hierin offenbarte Ausführungsformen beziehen sich auf Halbleiterbearbeitung. Im Spezielleren beziehen sich hierin offenbarte Ausführungsformen auf eine Vorrichtung und Verfahren zur Material- und Wärmebearbeitung von Halbleitersubstraten.
HINTERGRUND
Materialprozesse und Wärmeprozesse sind bei der Halbleiterfertigung üblich, um elektronische Bauteile auf einem Substrat herzustellen. In einem Herstellungsprozess für elektronische Bauteile werden Halbleitersubstrate oftmals einem Materialprozess unterzogen, der eine Abscheidung, Implantation oder Ätzung umfasst, und ein Wärmeprozess kann vor, während oder nach dem Materialprozess durchgeführt werden. In manchen Wärmeprozessen werden Substrate unter Nutzung von Strahlungsquellen wie etwa Lampen erhitzt, die Strahlungsenergie auf das Substrat richten, um zuvor abgeschiedenes Material zu erhitzen, zu tempern und/oder einen schnellen Wärmeprozess (RTP – rapid thermal process) nach einem Materialprozess am Substrat durchzuführen. Allerdings erfolgt der Wärmeprozess typischerweise in einer separaten Kammer, was eine Überführung des Substrats zu einer anderen Kammer erforderlich macht. Während des Materialprozesses kann das Material erwärmt werden. Jedoch kann viel der im Substrat enthaltenen Wärmeenergie an Kammerkomponenten und Überführungsvorrichtungen wie etwa Roboterflügel verloren gehen, was die Effizienz des Bauteilfertigungsprozesses herabsetzt und die Prozesszeit verlängert. Die Maschinennutzung, also die Zeit, während der eine Maschine zum Bearbeiten eines Substrats in Betrieb ist, ist ein kritischer Faktor beim Senken der Kosten für jeden produzierten Chip. Deshalb besteht ein fortdauernder Bedarf an effizienteren Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauteilen.
ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK
Offenbart werden eine Vorrichtung und Verfahren zur Material- und Wärmebearbeitung von Substraten in einer einzelnen Kammer. In einer Ausführungsform wird ein Kantenring bereitgestellt. Der Kantenring weist einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche auf, ein erstes erhabenes Teil, das sich im Wesentlichen orthogonal von der zweiten Fläche erstreckt, ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das erste erhabene Teil erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist, und ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das zweite erhabene Teil erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, wobei die zweite Vertiefung eine schräge Fläche aufweist, die einen Reflexionswert hat, der anders ist als ein Reflexionswert der ersten Fläche, wobei die schräge Fläche dazu ausgelegt ist, Lichtenergie radial nach innen zu lenken.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Kantenring bereitgestellt. Der Kantenring weist einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche auf, ein erstes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche erstreckt, wodurch eine plane Fläche angrenzend an die Innenumfangskante gebildet ist, ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des ersten erhabenen Teils erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist, ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des zweiten erhabenen Teils erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, und einen zurückgesetzten Flansch, der radial außerhalb des dritten erhabenen Teils angeordnet ist und eine Fläche besitzt, die parallel zu einer Ebene der ersten Fläche und im Wesentlichen orthogonal zu einer Außenumfangsfläche des Körpers ist.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Kantenring bereitgestellt. Der Kantenring weist einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche auf, ein erstes erhabenes Teil, das sich orthogonal von der zweiten Fläche erstreckt, wodurch eine zur ersten Fläche im Wesentlichen parallele plane Fläche angrenzend an die Innenumfangskante gebildet ist, ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des ersten erhabenen Teils erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist, wobei das zweite erhabene Teil eine erste Seite und eine zweite Seite hat, ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des zweiten erhabenen Teils erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, wobei die zweite Vertiefung eine sich verjüngende plane Fläche besitzt, die in einer Ebene mit einem Winkel angeordnet ist, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Fläche der zweiten Seite des zweiten erhabenen Teils ist, und einen zurückgesetzten Flansch, der radial außerhalb des dritten erhabenen Teils angeordnet ist und eine Fläche besitzt, die parallel zu einer Ebene der ersten Fläche und im Wesentlichen orthogonal zu einer Außenumfangsfläche des Körpers ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit sich die Art und Weise, auf die sich die vorstehend angeführten Merkmale der vorliegenden Erfindung im Detail verstehen lassen, wird eine eingehendere Beschreibung der vorstehend kurz zusammengefassten Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsformen wiedergegeben, von denen einige in den angefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch anzumerken, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und deshalb nicht als deren Umfang einschränkend erachtet werden sollen, denn die Erfindung kann andere gleichermaßen wirksame Ausführungsformen zulassen.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Kammer nach einer Ausführungsform.
2 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des in 1 gezeigten Kantenrings.
3 ist eine Querschnittsansicht des Körpers des Kantenrings entlang Schnittlinien 3-3 von 2.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des in 3 gezeigten Körpers des Kantenrings.
Um das Verständnis zu erleichtern, wurden wo immer möglich gleiche Bezugszahlen verwendet, um gleiche Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind. Es ist vorgesehen, dass Elemente, die in einer Ausführungsform offenbart sind, sich vorteilhafter Weise ohne spezifischen Vortrag in anderen Ausführungsformen nutzen lassen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Abscheidungskammer 100 nach einer Ausführungsform. Die Abscheidungskammer 100 besitzt eine obere Seitenwand 102, eine untere Seitenwand 103 und einen Deckelabschnitt 104, wodurch ein Körper 105 gebildet ist, der ein Innenvolumen 106 davon umschließt. Eine Adapterplatte 107 kann zwischen der oberen Seitenwand 102 und der unteren Seitenwand 103 angeordnet sein. Eine Substrathalterung wie etwa ein Sockel 108 ist im Innenvolumen 106 der Abscheidungskammer 100 angeordnet. Eine Substratüberführungsöffnung 109 ist in der unteren Seitenwand 103 ausgebildet, um Substrate in das und aus dem Innenvolumen 106 zu überführen.
In einer Ausführungsform umfasst die Abscheidungskammer 100 eine Sputter-Kammer, auch bekannt als physikalische Dampfphasenabscheidungs-(PVD)-Kammer, die in der Lage ist, beispielsweise Titan, Aluminiumoxid, Aluminium, Kupfer, Tantal, Tantalnitrid, Wolfram oder Wolframnitrid auf einem Substrat abzuscheiden. Beispiele geeigneter PVD-Kammern umfassen die PVD-Bearbeitungskammern ALPS^® Plus und SIP ENCORE^®, beide im Handel erhältlich von Applied Materials, Inc., Santa Clara, Kalifornien. Es ist vorgesehen, dass auch Bearbeitungskammern, die von anderen Herstellern zur Verfügung stehen, die hier beschriebenen Ausführungsformen nutzen können.
In einem Abscheidungsprozess können Prozessgase aus einer Gasquelle 110 zum Innenvolumen 106 strömen. Der Druck im Innenvolumen 106 kann durch eine mit dem Innenvolumen 106 in Verbindung stehende Pumpvorrichtung 112 geregelt werden. Der Deckelabschnitt 104 kann eine Sputter-Quelle 114 wie etwa ein Target haltern. Die Sputter-Quelle 114 kann an ein Quellensystem 116 angeschlossen sein, das Magnete und eine Energieversorgung für die Sputter-Quelle 114 umfasst. Ein Kollimator 118 kann im Innenvolumen 106 zwischen der Sputter-Quelle 114 und dem Sockel 108 positioniert sein. Eine Abschirmungsröhre 120 kann sich nahe am Kollimator 118 und dem Inneren des Deckelabschnitts 102 befinden. Der Kollimator 118 umfasst mehrere Öffnungen, um einen Gas- und/oder Materialstrom im Innenvolumen 106 zu leiten. Der Kollimator 118 kann mechanisch und elektrisch an die Abschirmungsröhre 120 angeschlossen sein. In einer Ausführungsform ist der Kollimator wie etwa durch einen Schweißprozess mechanisch an die Abschirmungsröhre 120 angeschlossen, was den Kollimator 118 einstückig mit der Abschirmungsröhre 120 macht. In einer anderen Ausführungsform kann der Kollimator 118 in der Kammer 100 elektrisch schweben. In einer anderen Ausführungsform kann der Kollimator 118 an eine elektrische Stromquelle und/oder elektrisch an den Deckelabschnitt 104 des Körpers 105 der Abscheidungskammer 100 angeschlossen sein.
Die Abschirmungsröhre 120 kann einen rohrförmigen Körper 121 mit einer Aussparung 122 besitzen, die in einer Oberseite von diesem ausgebildet ist. Die Aussparung 122 stellt eine mit einer Unterseite des Kollimators 118 zusammenpassende Grenzfläche bereit. Der rohrförmige Körper 121 der Abschirmungsröhre 120 kann einen Schulterbereich 123 mit einem Innendurchmesser besitzen, der kleiner ist als der Innendurchmesser des restlichen rohrförmigen Körpers 121. In einer Ausführungsform geht die Innenfläche des rohrförmigen Körpers 121 entlang einer sich verjüngenden Fläche 124 radial nach innen in eine Innenfläche des Schulterbereichs 123 über. Ein Abschirmring 126 kann in der Kammer angrenzend an die Abschirmungsröhre 120 und zwischen der Abschirmungsröhre 120 und der Adapterplatte 107 angeordnet sein. Der Abschirmring 126 kann zumindest teilweise in einer Ausnehmung 128 angeordnet sein, die durch eine entgegengesetzte Seite des Schulterbereichs 123 der Abschirmungsröhre 120 und eine Innenseitenwand der Adapterplatte 107 gebildet ist. Es sind auch Durchgangsöffnungen 129 in der Adapterplatte 107 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 129 stehen in Fluidverbindung mit der Ausnehmung 128, um für einen erhöhten Gasstrom durch das Innenvolumen 106 zu sorgen.
In einem Aspekt besitzt der Abschirmring 126 eine axial vorspringende ringförmige Seitenwand 127, die einen Innendurchmesser hat, der größer ist als ein Außendurchmesser des Schulterbereichs 123 der Abschirmungsröhre 120. Ein Radialflansch 130 erstreckt sich von der ringförmigen Seitenwand 127. Der Radialflansch 130 kann mit einem Winkel ausgebildet sein, der größer als ca. neunzig Grad (90°) in Bezug auf die innenliegende Durchmesserfläche der ringförmigen Seitenwand 127 des Abschirmrings 126 ist. Der Radialflansch 130 besitzt einen Vorsprung 132, der auf einer Unterseite von diesem ausgebildet ist. Der Vorsprung 132 kann ein kreisförmiger Steg sein, der sich von der Fläche des Radialflanschs 130 in einer Ausrichtung erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur innenliegenden Durchmesserfläche der ringförmigen Seitenwand 127 des Abschirmrings 126 ist. Der Vorsprung 132 ist allgemein dazu angepasst, eine Passverbindung mit einem zurückgesetzten Flansch 134 einzugehen, der in einem am Sockel 108 angeordneten Kantenring 136 ausgebildet ist. Der zurückgesetzte Flansch 134 kann eine im Kantenring 136 ausgebildete kreisförmige Kehle sein. Der Eingriff des Vorsprungs 132 und des zurückgesetzten Flanschs 134 zentriert den Abschirmring 126 im Hinblick auf die Längsachse des Sockels 108. Das Substrat 138 (auf Hebestiften 140 gehaltert gezeigt) ist in Bezug auf die Längsachse des Sockels 108 durch koordinierte Positionierungskalibrierung zwischen dem Sockel 108 und einem (nicht gezeigten) Roboterflügel zentriert. Auf diese Weise kann das Substrat 138 in der Abscheidungskammer 100 zentriert werden, und der Abschirmring 126 kann während der Bearbeitung radial um das Substrat zentriert werden.
Im Betrieb erstreckt sich ein (nicht gezeigter) Roboterflügel mit einem daran befindlichen Substrat 138 durch die Substratüberführungsöffnung 109. Der Sockel 108 kann abgesenkt werden, um zuzulassen, dass das Substrat 138 zu den sich vom Sockel 108 erstreckenden Hebestiften 140 überführt wird. Ein Anheben und Absenken des Sockels 108 und/oder der Hebestifte 140 kann durch einen an den Sockel 108 angeschlossenen Antrieb 142 gesteuert werden. Das Substrat 138 kann auf eine Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 abgesenkt werden. Bei auf der Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 positioniertem Substrat 138 kann eine Sputter-Abscheidung am Substrat 138 durchgeführt werden. Der Kantenring 136 kann während der Bearbeitung elektrisch vom Substrat 138 isoliert sein. Deshalb kann die Substrataufnahmefläche 144 eine Höhe haben, die größer ist als eine Höhe von Abschnitten des Kantenrings 136 angrenzend an das Substrat 138, so dass das Substrat 138 daran gehindert wird, den Kantenring 136 zu berühren. Während der Sputter-Abscheidung kann die Temperatur des Substrats 138 durch Nutzung von Wärmeregelungskanälen 146 geregelt werden, die im Sockel 108 angeordnet sind.
Nach einer Sputter-Abscheidung kann das Substrat 138 unter Nutzung der Hebestifte 140 in eine Position angehoben werden, die sich in einem Abstand vom Sockel 108 befindet. Die angehobene Position kann nahe an dem Abschirmring 126 und/oder einem Reflektorring 148 angrenzend an die Adapterplatte 107 sein. Die Adapterplatte 107 enthält eine oder mehrere Lampe/n 150, die daran zwischen einer Unterseite des Reflektorrings 148 und einer konkaven Fläche 152 der Adapterplatte 107 angeschlossen ist/sind. Die Lampen 150 stellen Licht- und/oder Strahlungsenergie im sichtbaren oder nahe dem sichtbaren Wellenlängenspektrum wie etwa im Infrarot-(IR-) und/oder Ultraviolett-(UV-)-Spektrum bereit. Die von den Lampen 150 ausgehende Energie wird radial nach innen zur Rückseite (d. h. Unterseite) des Substrats 138 fokussiert, um das Substrat 138 und das darauf abgeschiedene Material zu erwärmen. Reflektierende Flächen an den das Substrat 138 umgebenden Kammerkomponenten, wie etwa die konkave Fläche 152 der Adapterplatte 107, dienen dazu, die Energie zur Rückseite des Substrats 138 hin und weg von anderen Kammerkomponenten zu bündeln, wo die Energie verloren ginge und/oder nicht genutzt würde. Die Adapterplatte 107 kann an eine Kühlmittelquelle 154 angeschlossen sein, um die Temperatur der Adapterplatte 107 während der Erwärmung zu regeln.
Das Substrat 138 kann in ein paar Sekunden auf eine erste Temperatur von ca. 300 Grad Celsius (°C) bis ca. 400°C, wie etwa ca. 350°C, erwärmt werden. Die Erwärmung des Substrats 138 auf die erste Temperatur kann einen Aufschmelzprozess (reflow process) oder einen Silicierungsprozess aktivieren. Der Aufschmelzprozess wird dazu genutzt, einen Überhang von Metall in Ausnehmungen des Substrats 138 zu reduzieren. Der Silicierungsprozess kann dazu genutzt werden, Reaktionen zwischen Metall und Silicium voranzutreiben.
Die in der Adapterplatte 107 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 129 können auch für eine erhöhte Gasdurchleitung während der Bearbeitung genutzt werden. Jede der Durchgangsöffnungen 129 kann einen Durchmesser von ca. 0,40 Zoll bis ca. 0,55 Zoll haben, und die Adapterplatte 107 kann ca. 30 bis ca. 70 Durchgangsöffnungen 129 enthalten. Während der Bearbeitung kann eine Strömung in dem Spalt zwischen dem Reflektorring 148 und dem Radialflansch 130 in Kombination mit der Strömung durch die Durchgangsöffnungen 129 bei ca. 400°C einen kombinierten Leitwert von ca. 14,22 bieten.
Das hierin beschriebene Erwärmungsverfahren hat Vorteile im Hinblick auf einen Metallabscheidungsprozess. Wenn Metall auf einer Substratfläche abgeschieden wird, gewinnt die Fläche an Reflexionsvermögen. Die Absorption von Licht- und/oder Strahlungsenergie ist auf einer metallisierten Fläche im Allgemeinen reduziert. Eine Bestrahlung der metallisierten Fläche ist weniger effizient als die der metallisierten Fläche entgegengesetzte Fläche, beispielsweise die Rückseite des Substrats, zu erwärmen. Die verbesserte Energieabsorption von Silicium verbessert die Energieeffizienz des Wärmebearbeitungsprozesses im Gegensatz dazu, die metallisierte Fläche zu erwärmen.
Nach dem Erwärmen des Substrats auf die erste Temperatur wird das Substrat 138 in eine Position auf der Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 abgesenkt. Das Substrat 138 kann unter Nutzung der Wärmeregelungskanäle 146 im Sockel 108 über Konduktion schnell abgekühlt werden. Die Temperatur des Substrats kann von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur für die Dauer von Sekunden bis zu ca. 1 Minute abgesenkt werden. Die zweite Temperatur kann in etwa Raumtemperatur, wie etwa ca. 23°C bis ca. 30°C, beispielsweise ca. 25°C betragen. Das Substrat 138 kann durch die Substratüberführungsöffnung 109 zur weiteren Bearbeitung aus der Abscheidungskammer 100 entnommen werden.
2 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des in 1 gezeigten Kantenrings 136. Der Kantenring 136 besitzt einen Körper 200, der ringförmig ist. Der Körper 200 kann aus einem Keramikmaterial wie etwa Aluminiumoxid (Al₂O₃) bestehen und durch einen Sinterprozess ausgebildet sein. Der Körper 200 hat einen Innendurchmesser 210 und einen Außendurchmesser 220. Der Innendurchmesser 210 ist etwas kleiner als ein Durchmesser des Substrats 138 (in 1 gezeigt), und der Außendurchmesser 220 ist größer als eine oder gleich einer Außenabmessung des Sockels 108 (in 1 gezeigt).
Der Körper 200 kann einen Fortsatz oder mehrere Fortsätze 230A, 230B und 230C haben. Die Fortsätze 230A–230C können als Orientierungsmerkmale ausgelegt sein, die sich vom Innendurchmesser 210 des Körpers radial nach innen erstrecken. In einem Aspekt sind die Fortsätze 230A–230C dazu ausgelegt, mit dazupassenden Orientierungsmerkmalen wie etwa Vertiefungen oder anderen Strukturen (nicht gezeigt) in Eingriff zu gelangen, die am Sockel 108 (in 1 gezeigt) vorgesehen sind. Die Fortsätze 230A–230C sind dazu angepasst, den Körper 200 des Kantenrings 136 in einer spezifischen Orientierung im Hinblick auf den Sockel 108 Platz nehmen zu lassen. Dies ermöglicht es, dass der Kantenring 136 zur Reinigung oder zum Austausch vom Sockel 108 entfernt und auf dem Sockel 108 installiert werden kann, während eine richtige Ausrichtung zwischen dem Kantenring 136 und dem Sockel 108 sichergestellt wird. Jeder der Fortsätze 230A–230C hat eine Umfangsfläche 235, die sich von einer Innenumfangsfläche 240 des Körpers 200 radial nach innen erstreckt. Die Umfangsfläche 235 bildet durch eine Übergangsfläche 245 auf jeder Seite der Umfangsfläche 235 eine Grenzfläche mit dem Körper 200. Bei den Übergangsflächen 245 kann es sich um einen spitzen Winkel oder eine konturierte Fläche wie etwa eine abgefaste, gerundete oder sich verjüngende Fläche handeln. Jeder der Fortsätze 230A–230C kann auch eine Oberfläche 250 haben, die mit dem Körper 200 des Kantenrings 136 koplanar ist. Die Oberfläche 250 kann im Wesentlichen plan sein, und die Umfangsfläche 235 kann sich mit ca. 90 Grad von der Ebene der Oberfläche 250 nach unten (in der Z-Richtung) erstrecken. Die Umfangsfläche 235 kann gerundet sein und einen Radius zwischen den Übergangsflächen 245 haben, der im Wesentlichen einem Radius der Innenumfangsfläche 240 des Körpers 200 ähnlich ist. Alternativ kann die Umfangsfläche 235 zwischen den Übergangsflächen 245 flach oder plan sein.
In einer Ausführungsform sind die Fortsätze 230A–230C jeweils im Wesentlichen entlang des Körpers 200 vom Winkel her (z. B. ca. 120 Grad) gleich beabstandet. In einer anderen Ausführungsform ist ein Winkel zwischen mindestens zweien der Fortsätze 230A–230C, wie etwa ein Winkel α zwischen den Fortsätzen 230B und 230C, kleiner als ein Winkel zwischen einem angrenzenden Fortsatz, wie etwa ein Winkel β zwischen dem Fortsatz 230A und den Fortsätzen 230B und 230C. Beispielsweise kann der Winkel α ca. 90 Grad bis ca. 100 Grad betragen, während der Winkel β ca. 130 Grad bis ca. 135 Grad betragen kann. Die Fortsätze 230A–230C können als Indexierungsmerkmale genutzt werden, um sicherzustellen, dass der Kantenring 136 in einer spezifischen Orientierung im Hinblick auf den Sockel 108 sitzt.
3 ist eine Querschnittsansicht des Körpers 200 des Kantenrings 136 entlang von Schnittlinien 3-3 von 2. Der Körper 200 hat eine erste Fläche 300 (d. h. Unterseite) und mehrere schräge Flächen 305 und 310, die der ersten Fläche 300 entgegengesetzt sind. Der Körper 200 hat auch eine Höhenabmessung, die durch einen oder beide der Scheitelpunkte einer ersten schrägen Fläche 305 und einer zweiten schrägen Fläche 310 definiert ist. Eine plane Fläche 315 ist an einer Oberseite der Innenumfangstfläche 240 des Körpers 200 definiert. Die plane Fläche 315 kann im Wesentlichen parallel zur Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 (in 1 gezeigt) sein. Eine erste Vertiefung 320A ist zwischen der planen Fläche 315 und der ersten schrägen Fläche 305 gebildet. Eine zweite Vertiefung 320B ist zwischen der ersten schrägen Fläche 305 und der zweiten schrägen Fläche 310 gebildet. Die erste schräge Fläche 305 und/oder die zweite schräge Fläche 310 bildet/bilden eine oder mehrere reflektierende Fläche/n, die dazu genutzt werden kann/können, während eines Substraterwärmungsprozesses Licht- und/oder Strahlungsenergie zur Rückseite des Substrats 138 (in 1 gezeigt) zu reflektieren.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des in 3 gezeigten Körpers 200 des Kantenrings 136. Mit Bezug auf die Innenumfangsfläche 240 des Körpers 200 und radial nach außen gehend, besitzt der Kantenring 136 eine zweite Fläche 400 (d. h. Oberseite), die durch ein erstes erhabenes Teil 405A, ein zweites erhabenes Teil 405B und ein drittes erhabenes Teil 405C definiert ist. Die Oberfläche 400 hat auch eine erste Vertiefung 320A, die zwischen dem ersten erhabenen Teil 405A und dem zweiten erhabenen Teil 405B vorgesehen ist, und die zweite Vertiefung 320B ist zwischen dem zweiten erhabenen Teil 405B und dem dritten erhabenen Teil 405C vorgesehen. Die Oberfläche 400 besitzt auch eine vierte Vertiefung (den zurückgesetzten Flansch 134), die dazu genutzt wird, mit dem Vorsprung 132 des (in 1 gezeigten) Abschirmrings 126 in Eingriff zu gelangen, der wie vorstehend beschrieben zum Zentrieren des Abschirmrings 126 im Hinblick auf die Längsachse des Sockels 108 genutzt wird. Das dritte erhabene Teil 405C kann einen Scheitelpunkt 410A haben, der von der Höhe her im Wesentlichen gleich einem Scheitelpunkt 410B des zweiten erhabenen Teils 405B sein kann. Die Scheitelpunkte 410A, 410B können flach sein, wie beim Scheitelpunkt 410A gezeigt ist, oder gerundet, wie beim Scheitelpunkt 410B gezeigt ist. In einem Aspekt besitzt der zurückgesetzte Flansch 134 eine Fläche 407, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Außenumfangsfläche 408 des Körpers 200 ist. Die Fläche 407 kann auch in einer Ebene angeordnet sein, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene des Scheitelpunkts 410A und/oder einer Ebene der ersten Fläche 300 ist. Die erste Fläche 300 kann auch eine Vertiefung 415 besitzen, die sich von der Innenumfangsfläche 240 des Körpers 200 radial nach innen erstreckt.
Wie vorstehend beschrieben, hat das erste erhabene Teil 405A die plane Fläche 315, die während eines Sputter-Abscheidungsprozesses vom Substrat 138 überlagert ist (angedeutet gezeigt). Während eines Erwärmungsprozesses wie etwa einem wie vorstehend beschriebenen Aufschmelzungsprozess oder Silicierungsprozess wird das Substrat 138 jedoch über den Sockel 108 (in 1 gezeigt) und den Kantenring 136 angehoben, der auf dem Sockel 108 verbleibt. Von den an der Adapterplatte 107 angeordneten Lampen 150 (beide sind in 1 gezeigt) ausgehende Energie wird zu einer Rückseite 420 des Substrats 138 gelenkt. Je nach der Position des Substrats 138 in Bezug auf die Lampen 150 und/oder die Adapterplatte 107 wird während dieses Erwärmungsprozesses ein Teil der Energie aus den Lampen 150 indirekt radial nach innen zur Rückseite 420 des Substrats 138 fokussiert. Die reflektierenden Flächen an den Kammerkomponenten wie etwa die konkave Fläche 152 (in 1 gezeigt) der Adapterplatte 107, und die eine reflektierende oder die mehreren reflektierenden Fläche/n des Kantenrings 136 fokussieren die Energie zur Rückseite 420 des Substrats 138.
Der Körper 200 besteht aus einem Keramikmaterial und hat typischerweise ein Emissionsvermögen von ca. 0,75 bis ca. 0,83. Die zweite Fläche 400 besitzt deshalb eine Beschichtung 425, die stärker reflektierend ist als der Körper 200, die dazu genutzt wird, von den Lampen 150 ausgehende Primärenergie 430A zur Rückseite 420 des Substrats 138 zu reflektieren. Bei der Beschichtung 425 kann es sich um ein reflektierendes Metallmaterial wie etwa Titan, Tantal, Wolfram, Aluminium, Kupfer und Legierungen oder Abkömmlinge von diesen, einschließlich Oxide und Nitride der Metallmaterialien handeln. In einer Ausführungsform umfasst die Beschichtung 425 dasselbe Material wie die Sputter-Quelle 114 (1). Die Beschichtung 425 kann auf einem Abschnitt des ersten erhabenen Teils 405A bis zum Scheitelpunkt 410A des dritten erhabenen Teils oder irgendeinem Abschnitt davon vorgesehen sein. Der Reflexionswert der Beschichtung 425 kann durch erhöhte Temperaturen während des Erwärmungsprozesses noch gesteigert werden. In einem Aspekt beträgt der Reflexionswert der Beschichtung 425 je nach dem Einfallswinkel und/oder der Temperatur des Erwärmungsprozesses ca. 70 Prozent (%) bis ca. 90%.
In einer Ausführungsform wird die Beschichtung 425 auf ausgewählten Abschnitten des Kantenrings 136 so abgeschieden, bevor der Kantenring 136 in der Abscheidungskammer 100 genutzt wird (1), dass die plane Fläche 315, der Scheitelpunkt 410A und/oder die Fläche 407 unbedeckt (d. h. nicht mit der Beschichtung 425 bedeckt) sind. Das Metallmaterial kann auf der zweiten Fläche 400 oder Teilen von dieser durch ein herkömmliches Abscheidungsverfahren wie etwa PVD oder chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) abgeschieden werden, um die Beschichtung 425 zu bilden. Die zweite Fläche 400 kann pauschal beschichtet werden, und Teile, die eine Grenzfläche mit anderen Komponenten bilden, wie etwa die plane Fläche 315 und/oder der zurückgesetzte Flansch 134, können abgeschirmt oder gereinigt werden, bevor der Kantenring 136 verwendet wird. Teile der ersten schrägen Fläche 305 und der zweiten schrägen Fläche 310 können aufgeraut werden, um ein Anhaften der Beschichtung 425 zu verstärken. Beispielsweise können die erste schräge Fläche 305 und die zweite schräge Fläche 310 oder Teile davon vor Abscheidung der Beschichtung 425 durch Kugelstrahlen oder einen anderen Prozess aufgeraut werden, um eine durchschnittliche oder mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra zu haben.
In einer anderen Ausführungsform wird die Beschichtung während eines Sputter-Abscheidungsprozesses durch die (in 1 gezeigte) Sputter-Quelle 114 auf dem Substrat 138 abgeschieden. In dieser Ausführungsform wird die plane Fläche 315 während der Sputter-Abscheidung durch das Substrat 138 abgeschirmt. Die Fläche 407 des zurückgesetzten Flanschs 134 erhält keine Abscheidung, weil der zurückgesetzte Flansch 134 typischerweise außerhalb der Sichtlinie der Sputter-Quelle 114 und des Abscheidungsmaterials ist. Ferner kann die Fläche 407 während der Sputter-Abscheidung durch den Abschirmring 126 abgeschirmt werden. Wie vorstehend beschrieben, können Teile der ersten schrägen Fläche 305 und der zweiten schrägen Fläche 310 aufgeraut werden, um ein Anhaften der Beschichtung 425 zu verstärken.
In einem Aspekt haben die erste schräge Fläche 305 und die zweite schräge Fläche 310 spezifische Winkel, um von den Lampen 150 ausgehende Primärenergie 430A aufzunehmen, und stellen umgeleitete Sekundärenergie 430B bereit, die auf verschiedene Abschnitte der Rückseite 420 des Substrats 138 fokussiert wird. Beispielsweise kann das zweite erhabene Teil 405B eine erste Seite 435A und eine die erste schräge Fläche 305 enthaltende zweite Seite 435B haben. In einer Ausführungsform kann ein Winkel 440 zwischen der ersten Seite 435A und der zweiten Seite 435B ca. 35 Grad bis ca. 30 Grad oder weniger betragen. In einem Aspekt beträgt der Winkel 445 zwischen der zweiten Seite 435B und der Vertikalen (d. h. im Wesentlichen orthogonal zur Ebene der ersten Fläche 300) ca. 15 Grad bis ca. 10 Grad oder weniger. Gleichermaßen kann die zweite schräge Fläche 310 eine sich verjüngende plane Fläche 438 haben, die in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Ebene der ersten Fläche 300 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die Ebene der sich verjüngenden planen Fläche 438 in einem Winkel 450 in Bezug auf die Ebene der ersten Fläche 300 von ca. 15 Grad bis ca. 25 Grad vorgesehen. In einem Aspekt kann die Fläche der zweiten Seite 435B im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der sich verjüngenden planen Fläche 438 sein, die einen Winkel von ca. 80 Grad bis ca. 90 Grad einschließt. Obwohl die vorstehende Vorrichtung in Form von spezifischen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, können manche Aspekte der Erfindung auf Grundlage von thermischen Erwägungen und/oder Erwägungen betreffs der Gleichmäßigkeit einer Abscheidung auf dem Substrat optimiert werden. Beispielsweise können die Winkel 440, 445 und 450, um von den Lampen 150 ausgehende Primärenergie 430 aufzunehmen, auf Grundlage des Einfallswinkels der Primärenergie 430A optimiert werden, und um reflektierte Sekundärenergie 430B mit einem gewünschten Einfallswinkel auf Grundlage der Geometrie der Oberseite 400 in Bezug auf eine bekannte Position des Substrats 138 während eines Wärmeprozesses umzuleiten. Die Höhen- und/oder Winkelorientierung des zweiten erhabenen Teils 405B kann auch auf Grundlage von Schichtdickengleichmäßigkeit optimiert werden.
Somit wird eine Abscheidungskammer bereitgestellt, um ein Material auf einer ersten Seite des Substrats abzuscheiden und auf eine zweite Seite des Substrats zu bestrahlen, die der ersten Seite entgegengesetzt ist. Bei einer solchen Abscheidungskammer kann es sich um eine Doppelfunktionsabscheidungskammer handeln, die in der Lage ist, sowohl einen Materialabscheidungsprozess als auch einen Wärmeprozess an einem Substrat zu vollziehen, ohne das Substrat aus der Kammer zu entfernen, womit die Zeit abgeschafft wird, die nötig ist, um das Substrat aus einer Abscheidungskammer zu einer umliegenden Wärmebearbeitungskammer zu transportieren. Die Abscheidungskammer verfügt über ein Lichtenergiesystem (z. B. Lampen), das im Umfangsbereich der Abscheidungskammer positioniert ist, und eine oder mehrere Kammerkomponente/n, die eine oder mehrere reflektierende Fläche/n (z. B. die Adapterplatte und den Kantenring) hat/haben, fokussiert/fokussieren Licht- und/oder Strahlungsenergie zur Rückseite des Substrats. Insbesondere ist eine Beschichtung auf einem Teil des Kantenrings vorgesehen, um eine der einen oder mehreren reflektierende/n Fläche/n bereitzustellen. Die Beschichtung kann ein Metallmaterial umfassen, das ex-situ durch einem Beschichtungsprozess oder in-situ während eines Sputter-Abscheidungsprozesses in der Abscheidungskammer aufgebracht wird. Ausführungsformen der Erfindung nutzen den Vorteil der erhöhten Temperatur des Wärmeprozesses, indem zugelassen wird, dass die Licht- und/oder Strahlungsenergie auf die Beschichtung auftrifft, um das Reflexionsvermögen der Beschichtung zu erhöhen und die Licht- und/oder Strahlungsenergie zur Rückseite des Substrats zu reflektieren, wo die Energie problemlos absorbiert werden kann. Darüber hinaus verbessert die Geometrie des Kantenrings den Einfallswinkel der reflektierten Energie, um eine Steuerung der reflektierten Energie und somit eine Regelung der Temperatur des Substrats zu erleichtern.
Obwohl sich das Vorstehende auf Ausführungsformen der Erfindung richtet, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung angedacht werden, ohne von deren Grundumfang abzuweichen.

Claims

Kantenring, Folgendes aufweisend: einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche; ein erstes erhabenes Teil, das sich im Wesentlichen orthogonal von der zweiten Fläche erstreckt; ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das erste erhabene Teil erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist; und ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche angrenzend an das zweite erhabene Teil erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, wobei die zweite Vertiefung eine schräge Fläche aufweist, die einen Reflexionswert hat, der anders ist als ein Reflexionswert der ersten Fläche, wobei die schräge Fläche dazu ausgelegt ist, Lichtenergie radial nach innen zu lenken.
Kantenring nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Körper ein Keramikmaterial umfasst.
Kantenring nach Anspruch 2, wobei die schräge Fläche mit einem Metallmaterial beschichtet ist.
Kantenring nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem Metallmaterial um ein kupferhaltiges Material handelt.
Kantenring nach Anspruch 2, wobei die schräge Fläche eine mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra hat.
Kantenring nach Anspruch 2, wobei die zweite Vertiefung und die schräge Fläche eine mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra haben.
Kantenring nach Anspruch 2, wobei die zweite Fläche eine mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra zwischen der ersten Vertiefung und dem dritten erhabenen Teil hat.
Kantenring nach Anspruch 1, wobei die schräge Fläche in einem Winkel von ca. 15 Grad bis ca. 25 Grad in Bezug auf eine Ebene der ersten Fläche ausgerichtet ist.
Kantenring nach Anspruch 8, wobei der Körper ein gesintertes Keramikmaterial umfasst, und die schräge Fläche eine Beschichtung hat, die ein kupferhaltiges Material umfasst.
Kantenring nach Anspruch 1, darüber hinaus Fortsatzsteile aufweisend, die an der Innenumfangskante des ringförmigen Körpers angeordnet sind.
Kantenring, Folgendes aufweisend: einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche; ein erstes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche erstreckt, wodurch eine plane Fläche angrenzend an die Innenumfangskante gebildet ist; ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des ersten erhabenen Teils erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist; ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des zweiten erhabenen Teils erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist; und einen zurückgesetzten Flansch, der radial außerhalb des dritten erhabenen Teils angeordnet ist und eine Fläche besitzt, die parallel zu einer Ebene der ersten Fläche und im Wesentlichen orthogonal zu einer Außenumfangsfläche des Körpers ist.
Kantenring nach Anspruch 11, wobei die zweite Vertiefung eine sich verjüngende plane Fläche hat, die in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Ebene der ersten Fläche angeordnet ist.
Kantenring nach Anspruch 12, wobei die sich verjüngende plane Fläche einen Reflexionswert hat, der anders ist als ein Reflexionswert der ersten Fläche.
Kantenring nach Anspruch 12, wobei die sich verjüngende plane Fläche eine mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra hat.
Kantenring nach Anspruch 12, wobei ein Bereich zwischen der ersten Vertiefung und einem Scheitelpunkt des dritten erhabenen Teils eine mittlere Oberflächenrauheit von ca. 75 Ra bis ca. 120 Ra hat.
Kantenring nach Anspruch 12, wobei die sich verjüngende plane Fläche mit einem Metallmaterial beschichtet ist.
Kantenring, Folgendes aufweisend: einen ringförmigen Körper mit einer Innenumfangskante, einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche entgegengesetzten zweiten Fläche; ein erstes erhabenes Teil, das sich orthogonal von der zweiten Fläche erstreckt, wodurch eine zur ersten Fläche im Wesentlichen parallele plane Fläche angrenzend an die Innenumfangskante gebildet ist; ein zweites erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des ersten erhabenen Teils erstreckt und vom ersten erhabenen Teil durch eine erste Vertiefung getrennt ist, wobei das zweite erhabene Teil eine erste Seite und eine zweite Seite hat; ein drittes erhabenes Teil, das sich von der zweiten Fläche radial außerhalb des zweiten erhabenen Teils erstreckt und durch eine zweite Vertiefung getrennt ist, wobei die zweite Vertiefung eine sich verjüngenden plane Fläche besitzt, die in einer Ebene mit einem Winkel angeordnet ist, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Fläche der zweiten Seite des zweiten erhabenen Teils ist; und einen zurückgesetzten Flansch, der radial außerhalb des dritten erhabenen Teils angeordnet ist und eine Fläche besitzt, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Außenumfangsfläche des Körpers ist.