-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Halbleiterfertigungstechnologie und insbesondere auf die Verarbeitung mit chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) und eine dazugehörige Vorrichtung zum Halten von Halbleiterwafern während der Verarbeitung.
-
Hintergrund
-
Bei der Fertigung von lichtemittierenden Dioden (LEDs) und anderen Hochleistungsbauelementen wie Laserdioden, optischen Detektoren und Feldeffekttransistoren wird typischerweise ein chemischer Gasphasenabscheidungsprozess (CVD) verwendet, um eine Dünnschichtstapelstruktur unter Verwendung von Materialien wie Galliumnitrid über einem Saphir- oder Siliziumsubstrat durch Wachstum auszubilden. Ein CVD-Werkzeug umfasst eine Verarbeitungskammer, die eine verschlossene Umgebung ist, welche es ermöglicht, dass infundierte Gase auf dem Substrat (typischerweise in der Form vom Wafern) reagieren, um die Dünnfilmschichten durch Wachstum auszubilden. Beispiele für aktuelle Produktlinien solcher Herstellungsausrüstungen sind die TurboDisc®- und EPIK®-Familien von Systemen zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), die von Veeco Instruments Inc. in Plainview, New York, hergestellt werden.
-
Eine Reihe von Prozessparametern werden gesteuert, z. B. Temperatur, Druck und Gasströmungsrate, um ein gewünschtes Kristallwachstum zu erreichen. Unterschiedliche Schichten werden unter Verwendung von unterschiedlichen Materialien und Prozessparametern durch Wachstum ausgebildet. Beispielsweise werden Bauelemente, die aus Verbundhalbleitern wie etwa III-V-Halbleitern gebildet werden, typischerweise gebildet, indem aufeinanderfolgende Schichten des Verbundhalbleiters unter Verwendung von MOCVD durch Wachstum ausgebildet werden. Bei diesem Prozess werden die Wafer einer Kombination von Gasen ausgesetzt, typischerweise einschließlich einer metallorganischen Verbindung als Quelle eines Metalls der Gruppe III sowie einschließlich einer Quelle eines Elementes der Gruppe V, die über die Oberfläche des Wafers strömen, während der Wafer bei einer erhöhten Temperatur gehalten wird. In der Regel werden die metallorganische Verbindung und die Quelle der Gruppe V mit einem Trägergas kombiniert, das nicht nennenswert an der Reaktion beteiligt ist, z. B. Stickstoff. Ein Beispiel für einen III-V-Halbleiter ist Galliumnitrid, das durch eine Reaktion einer Organogalliumverbindung und Ammoniak auf einem Substrat mit einem geeigneten Kristallgitterabstand, z. B. einem Saphirwafer, gebildet werden kann. Der Wafer wird normalerweise während der Abscheidung vom Galliumnitrid und verwandten Verbindungen bei einer Temperatur in einer Größenordnung von 1.000 bis 1.100°C gehalten.
-
Bei einem MOCVD-Prozess, bei dem das Ausbilden durch Wachstum von Kristallen durch eine chemische Reaktion auf der Oberfläche des Substrates erfolgt, müssen die Prozessparameter besonders sorgfältig gesteuert werden, um sicherzustellen, dass die chemische Reaktion unter den erforderlichen Bedingungen abläuft. Schon kleine Abweichungen in den Prozessbedingungen können die Bauelementqualität und die Produktionsausbeute beeinträchtigen. Wird beispielsweise eine Gallium- und Indiumnitridschicht abgeschieden, bewirken Schwankungen der Waferoberflächentemperatur Abweichungen der Zusammensetzung und der Bandlücke der abgeschiedenen Schicht. Da Indium einen relativ hohen Dampfdruck hat, wird die abgeschiedene Schicht einen geringeren Anteil von Indium und eine größere Bandlücke in den Bereichen des Wafers aufweisen, in denen die Oberflächentemperatur höher ist. Ist die abgeschiedene Schicht eine aktive, lichtemittierende Schicht einer LED-Struktur, so variiert auch die Emissionswellenlänge der aus dem Wafer gebildeten LEDs in einem unzulässigen Ausmaß.
-
In einer MOCVD-Prozesskammer werden Halbleiterwafer, auf denen Dünnfilmschichten durch Wachstum auszubilden sind, auf sich schnell drehende Karusselle, so genannte Waferträger, platziert, um für die Abscheidung des Halbleitermaterials eine gleichmäßige Aussetzung der Oberflächen derselben im Hinblick auf die Atmosphäre in der Reaktorkammer bereitzustellen. Die Drehzahl liegt in der Größenordnung von 1.000 U/min. Die Waferträger sind typischerweise aus einem hochwärmeleitfähigen Material wie Graphit herausgearbeitet und häufig mit einer Schutzschicht aus einem Material wie Siliziumcarbid beschichtet. Jeder Waferträger weist in seiner Oberseite eine Reihe von kreisförmigen Vertiefungen bzw. Taschen auf, in die einzelne Wafer platziert werden. Typischerweise werden die Wafer in einer beabstandeten Beziehung zu der Unterseitenoberfläche jeder der Taschen gehalten, um die Gasströmung um die Ränder des Wafers herum zu ermöglichen. Einige Beispiele für einschlägige Technologien sind in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012/0040097, in dem
US-Patent Nr. 8,092,599 , in dem
US-Patent Nr. 8,021,487 , in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007/0186853, in dem
US-Patent Nr. 6,902,623 , in dem
US-Patent Nr. 6,506,252 und in dem
US-Patent Nr. 6,492,625 beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
-
Der Waferträger wird auf einer Spindel in der Reaktionskammer gehalten, so dass die Oberseitenoberfläche des Waferträgers mit den freigelegten Oberflächen der Wafer nach oben zu einem Gasverteilungsgerät hin gewandt ist. Während die Spindel sich dreht, wird das Gas nach unten auf die Oberseitenoberfläche des Waferträgers geleitet und strömt über die Oberseitenoberfläche hinweg zu der Peripherie des Waferträgers hin. Das verwendete Gas wird aus der Reaktionskammer durch unter dem Waferträger angeordnete Öffnungen ausgeleitet. Der Waferträger wird durch Wärmeelemente, typischerweise elektrische resistive Wärmeelemente, die unter der Unterseitenoberfläche des Waferträgers angeordnet sind, bei der gewünschten erhöhten Temperatur gehalten. Diese Wärmeelemente werden bei einer Temperatur über der gewünschten Temperatur der Waferoberflächen gehalten, wohingegen das Gasverteilungsgerät typischerweise bei einer Temperatur weit unter der gewünschten Reaktionstemperatur gehalten wird, um eine vorzeitige Reaktion der Gase zu verhindern. Daher wird die Wärme von den Wärmelementen auf die Unterseitenoberfläche des Waferträgers übertragen und strömt durch den Waferträger nach oben zu den einzelnen Wafern.
-
Die Gasströmung über die Wafer variiert in Abhängigkeit von der Radialposition jedes Wafers, wobei die am weitesten außen positionierten Wafer aufgrund ihrer schnelleren Geschwindigkeit während der Drehung höheren Strömungsraten ausgesetzt sind. Selbst auf jedem einzelnen Wafer kann es Temperaturungleichförmigkeiten geben, d. h. kalte Stellen und heiße Stellen. Eine der Variablen, die die Bildung von Temperaturungleichförmigkeiten beeinflussen, ist die Form der Taschen in dem Waferträger. In der Regel bilden Taschenformen eine kreisförmige Form in der Oberfläche des Waferträgers. Bei der Drehung des Waferträgers werden die Wafer an ihrem äußersten Rand (d. h., dem äußersten Rand von der Drehachse) einer erheblichen Zentripetalkraft ausgesetzt, wodurch bewirkt wird, dass der Wafer gegen die Innenwand der jeweiligen Tasche in dem Waferträger drückt. Unter dieser Bedingung besteht ein enger Kontakt zwischen diesen Außenrändern des Wafers und dem Taschenrand. Die erhöhte Wärmeleitung zu diesen äußersten Abschnitten des Wafers führt zu einer größeren Temperaturungleichförmigkeit, was die oben beschriebenen Probleme weiter verschärft. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Temperaturungleichförmigkeiten zu minimieren, indem die Lücke zwischen dem Rand des Wafers und der Innenwand der Tasche erhöht wird, einschließlich des Entwurfes eines Wafers, der auf einem Teil des Randes flach ist (d. h., eines „flachen” Wafers). Dieser flache Abschnitt des Wafers erzeugt eine Lücke und verringert die Kontaktpunkte mit der Innenwand der Tasche, wodurch Temperaturungleichförmigkeiten gemildert werden. Weitere Faktoren, die die Erwärmungsgleichförmigkeit in den durch den Waferträger gehaltenen Wafern beeinflusst, umfassen die Eigenschaften hinsichtlich Wärmeübertragung und Emissionsvermögen des Waferträgers kombiniert mit der Anordnung der Wafertaschen.
-
Unter Berücksichtigung der Anforderungen hinsichtlich der Temperaturgleichförmigkeit ist es eine weitere wünschenswerte Eigenschaft von Waferträgern, den Durchsatz des CVD-Prozesses zu erhöhen. Die Rolle des Waferträgers beim Erhöhen des Prozessdurchsatzes besteht darin, eine größere Menge an einzelnen Wafern zu halten. Die Bereitstellung einer Waferträgerstrukturanordnung mit mehr Wafern beeinflusst das thermische Modell. Beispielsweise sind die Abschnitte des Waferträgers nahe den Rändern aufgrund eines Wärmestrahlungsverlustes von den Waferträgerrändern tendenziell bei einer niedrigeren Temperatur als andere Abschnitte.
-
Dementsprechend wird eine praktische Lösung für Waferträger benötigt, bei der eine Temperaturgleichförmigkeit sowie mechanische Beanspruchungen in Strukturanordnungen mit hoher Dichte berücksichtigt werden.
-
Kurzdarstellung
-
Ein Waferträger umfasst eine neue Anordnung von Taschen. Die hierin beschriebenen Anordnungen erleichtern eine Wärmeübertragung sowie eine hohe Packungsdichte von Taschen für das Ausbilden durch Wachstum von kreisförmigen Wafern.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung kann unter Berücksichtigung der folgenden ausführlichen Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen umfassender verstanden werden. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer MOCVD-Prozesskammer gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
2 eine Perspektivansicht eines Waferträgers mit einer 33-Taschen-Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
3 eine Oberseitendraufsicht eines Waferträgers mit einer 33-Taschen-Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
4 eine Seitenansicht eines Waferträgers mit einer 33-Taschen-Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
5 eine Unterseitendraufsicht eines Waferträgers mit einer 33-Taschen-Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
6 ist eine detaillierte Ansicht eines Abschnittes eines Waferträgers mit einer 33-Taschen-Konfiguration, die eine einzelne Tasche aus einer Perspektivansicht zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Ausführliche Beschreibung
-
1 veranschaulicht eine Vorrichtung zur chemischen Gasabscheidung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Reaktionskammer 10 definiert einen Prozessumgebungsraum. Das Gasverteilungsgerät 12 ist an einem Ende der Kammer angeordnet. Das Ende mit dem Gasverteilungsgerät 12 wird hier als das „Oberseitenende” der Reaktionskammer 10 bezeichnet. Dieses Ende der Kammer ist typischerweise, aber nicht notwendigerweise, in dem normalen gravitativen Bezugsrahmen an der Oberseite der Kammer angeordnet. Somit bezeichnet die hierin verwendete Abwärtsrichtung die Richtung weg von dem Gasverteilungsgerät 12, wohingegen die Aufwärtsrichtung die Richtung in der Kammer zu dem Gasverteilungsgerät 12 hin bezeichnet, unabhängig davon, ob diese Richtungen zu der gravitativen Aufwärts- und Abwärtsrichtung ausgerichtet sind. Ähnlich dazu werden die „Oberseitenoberfläche” und die „Unterseitenoberfläche” von Elementen hierin unter Bezugnahme auf den Bezugsrahmen der Reaktionskammer 10 und des Gasverteilungsgerätes 12 geschrieben.
-
Das Gasverteilungsgerät 12 ist mit Quellen 14, 16 und 18 zum Liefern von Prozessgasen verbunden, die in dem Waferbehandlungsprozess zu verwenden sind, z. B. einem Trägergas und Reaktantgasen wie etwa eine metallorganische Verbindung und eine Quelle eines Metalls der Gruppe V. Das Gasverteilungsgerät 12 ist dahingehend angeordnet, die unterschiedlichen Gase zu empfangen und eine Strömung von Prozessgasen im Wesentlichen in die Abwärtsrichtung zu leiten. Die Gasverteilungsvorrichtung 12 ist wünschenswerterweise auch mit einem Kühlmittelsystem 20 verbunden, das dahingehend angeordnet ist, eine Flüssigkeit durch das Gasverteilungsgerät 12 zu zirkulieren, um die Temperatur des Gasverteilungsgerätes während des Betriebes bei einer gewünschten Temperatur zu halten. Eine ähnliche Kühlmittelanordnung (nicht gezeigt) kann zum Kühlen der Wände der Reaktionskammer 10 bereitgestellt sein. Die Reaktionskammer 10 ist außerdem mit einem Abgassystem 22 ausgestattet, das dahingehend angeordnet ist, verbrauchte Gase aus dem Inneren der Kammer 10 durch Öffnungen (nicht gezeigt) an oder in der Nähe der Unterseite der Kammer zu entfernen, um eine durchgehende Gasströmung in der Abwärtsrichtung von dem Gasverteilungsgerät 12 zu ermöglichen.
-
Eine Spindel 24 ist in der Kammer angeordnet, so dass sich die Mittelachse 26 der Spindel 24 in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstreckt. Die Spindel 24 ist durch ein herkömmliches Drehdurchführgerät 28, das Lager und Dichtungen (nicht gezeigt) enthält, an der Kammer montiert, so dass sich die Spindel 24 um die Mittelachse 26 drehen kann, während eine Dichtung zwischen der Spindel 24 und der Wand der Reaktionskammer 10 erhalten bleibt. Die Spindel weist an dem Oberseitenende derselben, d. h., an dem Ende der Spindel, das dem Gasverteilungsgerät 12 am nächsten ist, ein Anschlusselement 30 auf. Wie weiter unten weiter ausgeführt ist, ist das Anschlusselement 30 ein Beispiel eines Waferträgerückhaltungsmechanismus, der dazu angepasst ist, einen Waferträger lösbar in Eingriff zu nehmen. Bei dem bestimmten dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement 30 ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiges Element, das sich zu dem Oberseitenende der Spindel hin verjüngt und an einer flachen Oberseitenoberfläche endet. Ein kegelstumpfförmiges Element ist ein Element mit der Form eines Kegelstumpfes. Die Spindel 24 ist mit einem Drehantriebsmechanismus 32 verbunden, z. B. einem Elektromotorantrieb, der dahingehend angeordnet ist, die Spindel 24 um die Mittelachse 26 zu drehen.
-
Das Anschlusselement 30 kann auch eine beliebige Anzahl anderer Konfigurationen sein. Beispielsweise könnte eine Spindel 24, bei der ein Ende als ein Viereck oder ein abgerundetes Viereck, eine Reihe von Pfosten, ein Oval oder eine andere abgerundete Form mit einem Aspektverhältnis außer 1:1, ein Dreieck geformt ist, in ein passendes Anschlusselement 30 eingefügt werden. Es können zahlreiche andere Keil-, Nut- oder Verriegelungsanordnungen zwischen der Spindel 24 und dem Anschlusselement 30 verwendet werden, die eine drehbare Ineingriffnahme zwischen diesen Komponenten erhalten und ein unerwünschtes Verrutschen verhindern. Bei Ausführungsbeispielen können Keil-, Nut- oder Verriegelungsanordnungen verwendet werden, die trotz der zu erwartenden Beträge der Wärmeausdehnung oder -kontraktion einer der beiden Komponenten den gewünschten Grad der drehbaren Ineingriffnahme zwischen dem Anschlusselement 30 und der Spindel 24 erhalten.
-
Das Wärmeelement
34 ist in der Kammer montiert und umgibt die Spindel
24 unter dem Anschlusselement
30. Die Reaktionskammer
10 ist außerdem mit einer Eintrittsöffnung
36, die zu einer Vorkammer
38 führt, und einer Tür
40 zum Schließen und Öffnen der Eintrittsöffnung versehen. Die Tür
40 ist in
1 nur schematisch dargestellt und wird als bewegbar zwischen der mit durchgehenden Linien gezeigten verschlossenen Position, bei der die Tür das Innere der Reaktionskammer
10 von der Vorkammer
38 isoliert, und einer bei
40' mit gestrichelten Linien gezeigten offenen Position gezeigt. Die Tür
40 ist mit einem geeigneten Steuer- und Betätigungsmechanismus zum Bewegen derselben zwischen der offenen Position und geschlossenen Positionen ausgestattet. In der Praxis kann die Tür ein Schließelement umfassen, das in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung bewegbar ist, wie beispielsweise in dem
US-Patent Nr. 7,276,124 , dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierein aufgenommen ist, veranschaulicht ist. Die in
1 dargestellte Vorrichtung kann ferner einen Lademechanismus (nicht gezeigt) umfassen, der in der Lage ist, in dem Betriebszustand einen Waferträger von der Vorkammer
38 in die Kammer zu bewegen und den Waferträger mit der Spindel
24 in Eingriff zu bringen, sowie dazu in der Lage ist, einen Waferträger von der Spindel
24 herunter und in die Vorkammer
38 zu bewegen.
-
Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Mehrzahl von Waferträgern. In dem in 1 gezeigten Betriebszustand ist ein erster Waferträger 42 in einem Betriebszustand in der Reaktionskammer 10 angeordnet, wohingegen ein zweiter Waferträger 44 in der Vorkammer 38 angeordnet ist. Jeder Waferträger umfasst einen Körper 46, der im Wesentlichen die Form einer kreisförmigen Scheibe mit einer Mittelachse (siehe 2) aufweist. Der Körper 46 ist symmetrisch um eine Achse gebildet. In dem Betriebszustand ist die Achse des Waferträgerkörpers mit der Mittelachse 26 der Spindel 24 deckungsgleich. Der Körper 46 kann als ein Einzelstück oder als Verbund aus mehreren Stücken gebildet sein. Wie beispielsweise in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 20090155028, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, offenbart ist, kann der Waferträgerkörper eine Nabe, die einen kleinen Bereich des Körpers definiert, der die Mittelachse umgibt, und einen größeren Abschnitt umfassen, der den Rest des scheibenförmigen Körpers definiert. Der Körper 46 ist wünschenswerterweise aus Materialien gebildet, die den Prozess nicht kontaminieren und die den Temperaturen, die bei dem Prozess auftreten, standhalten können. Beispielsweise kann der größere Abschnitt der Scheibe weitgehend oder vollständig aus Materialien wie etwa Graphit, Siliziumcarbid oder anderen feuerfesten Materialien gebildet sein. Der Körper 46 weist im Wesentlichen eine planare Oberseitenoberfläche 48 und eine Unterseitenoberfläche 52 auf, die sich im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse der Scheibe erstrecken. Der Körper 46 weist außerdem eines oder eine Mehrzahl von Waferhaltemerkmalen auf, die dazu angepasst sind, eine Mehrzahl von Wafern zu halten.
-
Bei Betrieb ist ein Wafer 54, z. B. ein scheibenähnlicher Wafer, der aus Saphir, Siliziumcarbid oder einem anderen kristallinen Substrat gebildet ist, in jeder Tasche 56 jedes Waferträgers angeordnet. Typischerweise weist der Wafer 54 eine Dicke auf, die im Vergleich zu den Abmessungen der Hauptoberflächen desselben klein ist. Beispielsweise kann ein kreisförmiger Wafer mit einem Durchmesser von rund 2 Zoll (50 mm) oder ein kreisförmiger Wafer mit einem Durchmesser von rund 4 Zoll (100 mm) eine Dicke von rund 770 μm oder weniger aufweisen. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der Wafer 54 mit einer nach oben gewandten Oberseitenoberfläche angeordnet, so dass die Oberseitenoberfläche an der Oberseite des Waferträgers freiliegt.
-
In einem typischen MOCVD-Prozess wird der Waferträger 42 mit darauf geladenen Wafern aus der Vorkammer 38 in die Reaktionskammer 10 geladen und in die in 1 gezeigte Betriebsposition platziert. In diesem Zustand sind die Oberseitenoberflächen der Wafer nach oben zu dem Gasverteilungsgerät 12 hin gewandt. Ein Wärmeelement 34 wird betätigt und ein Drehantriebsmechanismus 32 wird dazu betrieben, die Spindel 24 und somit den Waferträger 42 um die Achse 26 zu drehen. Typischerweise wird die Spindel 24 bei einer Drehgeschwindigkeit von rund 50 bis 1.500 Umdrehungen pro Minute gedreht. Die Prozessgasliefereinheiten 14, 16 und 18 werden betätigt, um Gase durch das Gasverteilungsgerät 12 zu liefern. Die Gase verlaufen nach unten zu dem Waferträger 42 hin, über die Oberseitenoberfläche 48 des Waferträgers 42 und die Wafer 54 und nach unten um die Peripherie des Waferträgers zu dem Auslass und dem Abgassystem 22. Somit sind die Oberseitenoberfläche des Waferträgers und die Oberseitenoberflächen des Wafers 54 einem Prozessgas ausgesetzt, das eine Mischung der unterschiedlichen durch die unterschiedlichen Prozessgasliefereinheiten gelieferten Gase umfasst. Am typischsten setzt sich das Prozessgas an der Oberseitenoberfläche überwiegend aus dem durch die Trägergasliefereinheit 16 gelieferten Trägergas zusammen. In einem typischen Prozess der chemischen Gasphasenabscheidung kann das Trägergas Stickstoff sein und somit setzt sich das Prozessgas an der Oberseitenoberfläche des Waferträgers überwiegend aus Stickstoff mit einem Anteil der reaktiven Gaskomponenten zusammen.
-
Die Wärmeelemente 34 übertragen die Wärme im Wesentlichen durch Strahlungswärmeübertragung an die Unterseitenoberfläche 52 des Waferträgers 42. Die auf die Unterseitenoberfläche 52 des Waferträgers 42 ausgeübte Wärme strömt durch den Körper 46 des Waferträgers nach oben zur der Oberseitenoberfläche 48 des Waferträgers. Wärme, die durch den Körper nach oben verläuft, verläuft auch durch Lücken nach oben zu der Unterseitenoberfläche jedes Wafers und durch den Wafer nach oben zu der Oberseitenoberfläche des Wafers 54. Die Wärme wird von der Oberseitenoberfläche 48 des Waferträgers 42 und von den Oberseitenoberflächen des Wafers zu den kälteren Elementen der Prozesskammer abgestrahlt, z. B. zu den Wänden der Prozesskammer und zu dem Gasverteilungsgerät 12. Die Wärme wird außerdem von der Oberseitenoberfläche 48 des Waferträgers 42 und den Oberseitenoberflächen der Wafer zu dem über diese Oberflächen verlaufenden Prozessgas übertragen.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das System eine Reihe von Merkmalen, die dazu entworfen sind, eine Gleichförmigkeit der Erwärmung der Oberflächen jedes Wafers 54 zu beurteilen. Bei diesem Ausführungsbeispiel empfängt ein Temperaturprofilerfassungsystem 58 Temperaturinformationen, die eine Temperatur und Temperaturüberwachungspositionsinformationen von einer Temperaturüberwachungseinrichtung 60 umfassen können. Zusätzlich dazu empfängt das Temperaturprofilerfassungsystem 58 Waferträgerpositionsinformationen, die bei einem Ausführungsbeispiel von dem Drehantriebsmechanismus 32 kommen können. Mit diesen Informationen erstellt das Temperaturprofilerfassungsystem 58 ein Temperaturprofil der Taschen 56 auf dem Waferträger 42. Das Temperaturprofil stellt eine Wärmeverteilung auf der Oberfläche jeder der Taschen 56 oder der darin enthaltenen Wafer 54 dar.
-
2 ist eine Perspektivansicht eines Waferträgers 142 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 3 ist eine Oberseitendraufsicht desselben Waferträgers 142. Der Waferträger 142 weist einen Körper 146 mit einer Oberseitenoberfläche 148 sowie dreiunddreißig darin definierten Taschen 162 auf. Bei dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Taschen 162 in drei Kreisen angeordnet, von denen jeder konzentrisch zu dem Kreis ist, der durch den Außenrand des Körpers 146 definiert ist. In dem radial innersten Kreis sind vier Taschen 162 azimutal gleichmäßig beabstandet. Ebenso sind in dem radial mittleren Kreis zehn Taschen 162 azimutal gleichmäßig beabstandet. In dem radial äußersten Kreis sind siebzehn Taschen 162 azimutal gleichmäßig beabstandet. Jede der Taschen 162 ist eine im Körper 146 gebildete Apertur, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene erstreckt, entlang der die Oberseitenfläche 148 angeordnet ist.
-
Die in 2 und 3 gezeigte Anordnung von Taschen ist insofern von Vorteil, als dass dieselbe einen gewünschten Grad von Wärmegleichförmigkeit bereitstellt, wobei gleichzeitig eine relativ hohe Dichte von Taschen 162 auf der Oberseitenoberfläche 148 beibehalten wird. Bei Ausführungsbeispielen kann die Oberseitenoberfläche 148 einen Durchmesser von rund 675 mm sowie einen Durchmesser von rund 695 mm, 705 mm, 716 mm und rund 720 mm aufweisen. Die Taschen 162 sind dann so dimensioniert, dass dieselben in diesen Bereich passen. Zum Beispiel können die Taschen 162 bei Ausführungsbeispielen einen Durchmesser von rund 50 mm oder einen Durchmesser von rund 100 mm aufweisen.
-
3 stellt ferner die repräsentativen Kreise dar, um die herum die Taschen 162 angeordnet sind. Bei den in 3 gezeigten Ausführungsbeispielen gibt es drei Kreise: R1, R2 und R3, die jeweils einen unterschiedlichen Radius aufweisen, die konzentrisch in Bezug zueinander und zu dem kreisförmigen Profil der Oberseitenoberfläche 148 angeordnet sind.
-
4 ist eine Seitenansicht des Waferträgers 142 aus 2 und 3, der in einer Seitenansicht gezeigt ist. In der in 4 gezeigten Ansicht kann der relative Größenunterschied zwischen der Oberseitenoberfläche 148 und der Unterseitenoberfläche 152 gesehen werden. Insbesondere erstreckt sich die Oberseitenoberfläche weiter zu der Oberseite und der Unterseite der Seite, wie in 4 gezeigt ist, oder weiter radial in den in 2 und 3 gezeigten Ansichten. Jede der zuvor in 2 und 3 abgebildeten Taschen 162 erstreckt sich von der Oberseitenoberfläche 148 zu der Unterseitenoberfläche 152 hin. Die Unterseitenoberfläche 152 stellt eine feste Basis bereit, auf der Wafer in dem Waferträger 142 durch Wachstum ausgebildet werden können.
-
5 ist eine Unterseitendraufsicht auf den zuvor in Bezug auf 2–4 beschriebenen Waferträger 142. Wie in 5 gezeigt ist, umfasst der Waferträger 142 ein Verriegelungsmerkmal 164 in der Mitte der Unterseitenfläche 152. Das Verriegelungsmerkmal 164 ist dazu ausgebildet, eine andere Komponente in Eingriff zu nehmen, z. B. das Anschlusselement 30 der zuvor in 1 dargestellten Spindel 24. Bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen kann das Verriegelungsmerkmal 164 beispielsweise ein Nut-, ein Spann- oder ein Keilanschlusselement aufweisen. Ein Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl von Mechanismen dazu in der Lage sind, dem Waferträger 142 von der benachbarten Komponente einen Drehimpuls zu verleihen.
-
Die Unterseitenfläche 152 kann aus einem beliebigen Material bestehen und ist bei Ausführungsbeispielen dazu entworfen, eine Wärmeübertragung zu erleichtern. Wie zuvor beschrieben wurde, ist es bei Ausführungsbeispielen wünschenswert, Wärme von einem nahegelegenen Wärmeelement (z. B. die in 1 gezeigten Wärmeelemente 34) zu der Unterseitenfläche 152 zu übertragen. So kann die Unterseitenfläche 152 aus einem relativ reflexionsarmen Material bestehen oder kann mit einer derartigen Substanz beschichtet sein.
-
Der Waferträger 142 kann bei Ausführungsbeispielen aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das für ein epitaktisches Ausbilden durch Wachstum darauf geeignet ist, z. B. Graphit oder ein Graphit-beschichtetes Material. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Material, aus dem sich der Waferträger 142 zusammensetzt, ausgewählt sein, zu einer gewünschten Kristallgitteranordnung oder -größe zu passen. Ebenso können in Abhängigkeit von den Wafern, die durch Wachstum auszubilden sind, unterschiedliche Größen der Taschen 162 verwendet werden.
-
6 ist eine Teilperspektivansicht, die eine der Taschen 162 zeigt. Die Taschen 162 umfassen jeweils eine Seitenwand 166, die im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist. Die Unterseite des Zylinders, der durch die Seitenwand 166 gebildet ist, ist ein Substrat 168. Bei Ausführungsbeispielen kann die Seitenwand 166 eine Tiefe von rund 430 μm aufweisen.
-
Die Ausführungsbeispiele sollen illustrativ und nicht einschränkend sein. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Ansprüchen enthalten. Zusätzlich dazu wird ein Fachmann erkennen, dass Änderungen hinsichtlich Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie durch die Ansprüche definiert ist, obwohl Aspekte der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben wurden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 8092599 [0005]
- US 8021487 [0005]
- US 6902623 [0005]
- US 6506252 [0005]
- US 6492625 [0005]
- US 7276124 [0022]
