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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Querreferenz zu einer
verwandten Anmeldung
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Dies
ist eine Teilfortsetzung der US-Anmeldung Nr. 09/798,424, eingereicht
am 2. März
2001, die die Priorität
der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/220,039, eingereicht am 21.
Juli 2000, beansprucht.
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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf das Gebiet der
Halbleiterherstellung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung in einer Einzelwaferkammer.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Die
chemische Gasphasenabscheidung, auf die gewöhnlich als "CVD" Bezug
genommen wird, ist einer von einer Anzahl von Prozessen, die zum
Abscheiden von dünnen
Schichten eines Materials auf einem Halbleiterwafer verwendet wird,
und kann auf einer thermisch, plasma- oder optisch gestützten Zersetzung oder
auf einer Reaktion von Chemikalien beruhen. Für Prozesswafer wird beispielsweise
bei einem thermischen CVD-Prozess eine Kammer mit einem Suszeptor
vorgesehen, der für
die Aufnahme eines Wafers ausgebildet ist. Der Wafer wird gewöhnlich durch
ein Robotblatt auf dem Suszeptor angeordnet oder von ihm entfernt
und während
der Behandlung von dem Suszeptor getragen. Bei diesen typischen
Systemen nach dem Stand der Technik werden der Suszeptor und der
Wafer auf eine Temperatur zwischen 200 und 650°C vor der Behandlung erhitzt.
Wenn der Wafer einmal auf eine geeignete Temperatur erhitzt ist,
wird ein Behandlungsfluid, gewöhnlich
ein Gas, in die Kammer durch einen Gassammler eingeführt, der
häufig über dem
Wafer angeordnet ist. Das Behand lungsgas zersetzt sich thermisch
bei Kontakt mit der erhitzten Waferoberfläche und scheidet darauf eine
dünne Materialschicht
ab.
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Ein
Hauptziel der Waferbehandlung besteht darin, so viele brauchbare
Chips wie möglich
aus jedem Wafer zu erhalten. Die Endausbeute an Chips aus jedem
behandelten Wafer wird von vielen Faktoren beeinflusst. Zu diesen
Faktoren gehören
Behandlungsvariable, die die Gleichförmigkeit und Dicke der auf
dem Wafer abgeschiedenen Materialschicht beeinflussen, sowie Teilchenverunreinigungen,
die an einem Wafer haften können
und ein oder mehrere Chips verunreinigen. Diese beiden Faktoren
müssen
in CVD- und anderen Prozessen gesteuert werden, um die Chipausbeute
aus jedem Wafer zu maximieren.
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Während der
Abscheidung neigen gelbe oder schwarze Pulver zum Ansammeln innerhalb
der Kammer (beispielsweise auf der Pump- und Frontplatte), was eine Änderung
des Emissionsvermögens
in der Kammer und weiterhin eine Temperaturänderung verursachen würde. Nach
der Behandlung einer bestimmten Anzahl von Wafern würde die Änderung
des Emissionsvermögens
den Prozess von einem Wafer zum anderen veränderlich machen. Zusätzlich fehlt
beim Stand der Technik ein effektives Mittel, einen gleichförmigen thermischen
Umgrenzungszustand um die Heizvorrichtung des Wafers herum vorzusehen,
um so die optimale Filmdickengleichförmigkeit zu steigern. Die vorliegende
Erfindung, wie sie im Anspruch 1 definiert ist, erfüllt diese
lange bestehenden Bedürfnisse
und Wünsche
des Standes der Technik.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird hier eine von
einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung bereitgestellt, die in einer Einzelwaferkammer
verwendet wird. Diese Ausstattung umfasst eine oben offene Pumpplatte,
bei der es keine Strömungsbeschränkung gibt.
Diese Ausstattung kann weiterhin einen Mantel und/oder eine nachgeordnete
Drosselplatte aufweisen. Der Mantel kann um die Heizvorrichtung
des Wafers herum, unter der Heizvorrichtung des Wafers oder längs des
Kammergehäuses
innerhalb der Kammer angeordnet werden, während die Drosselplatte stromab
von der oben offenen Pumpplatte längs des Reinigungsgasstroms
installiert ist.
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Die
hier offenbarte, von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung kann dazu verwendet werden, eine Änderung
des Emissionsvermögens
während
der Waferbehandlung dadurch zu verhindern, dass in einem Teil eine
Gasreinigung der Kammer vorgesehen wird, um die Bildung von Rückstand oder
Pulver an der Pump- und Frontplatte zu unterbinden und dadurch eine Änderung
des Emissionsvermögens
in der Kammer zu verhindern. Insbesondere kann das Reinigungsgas
von der Bodensäuberung
aus oder von dem Duschkopf aus strömen. Bei einer Gasreinigung
kann weiterhin eine Pulverbildung auftreten. Um deshalb die Pulverbildung
auf der Pump- und Frontplatte zu reduzieren, möchte man das Exponieren gegenüber dem
Gas minimieren, d.h. man kann das Austreten von Gas zwischen der
Pumpplatte und der Frontplatte durch Verwendung dieser oben offenen
Pumpplattenausstattung erleichtern. Die Ausstattung kann auch zur Bereitstellung
einer optimalen Filmdickengleichförmigkeit während der Waferbehandlung verwendet
werden.
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Die
Erfindung offenbart weiterhin eine Pumpplatte mit einem hinteren
Mantel, der so wirkt, dass er vom Suszeptor abgestrahlte Wärme absorbiert.
Die Pumpplatte hat einen Waferladeschlitz in dem Mantel, der einem
Waferladeaufbau (Schlitzventil) der Behandlungskammer zugewandt
ist. Von dem Suszeptor abgestrahlte Wärme, die durch den Waferladeschlitz
in die Pumpplatte gelangt, tritt in das Schlitzventil ein. Das Schlitzventil
wirkt dahingehend, dass mehr Wärme
von dem Suszeptor absorbiert wird als von anderen Bereichen des
Kammerinneren. Der Suszeptor empfängt in dem Bereich des Schlitzventils
weniger reflektierte Wärme, und
als Folge kann der Suszeptor in diesem Bereich kälter sein. Ein nicht-gleichförmig erhitzter
Suszeptor kann eine Filmabscheidung auf dem Wafer beeinflussen,
und um dies zu kompensieren, wird der Pumpplatte ein Mantel zugefügt. Der
Mantel ist geschlitzt, d.h. er hat Löcher, um die Absorption von
von dem Suszeptor abgestrahlter Wärme durch den Mantel zu verbessern.
Der Mantel reduziert die Wärme,
die von den Kammerwänden
zu dem Suszeptor zurückreflektiert
wird, was den Effekt hat, den Wärmeverlust
in das Schlitzventil auszugleichen. Mit einem thermisch im Gleichgewicht
befindlichen Suszeptor kann eine gleichförmige Filmabscheidung auf dem
Wafer erreicht werden.
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Andere
und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
ersichtlich, die aus Gründen
der Offenbarung angegeben werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Damit
die Art und Weise, in der die oben angegebenen Merkmale, Vorteile
und Gegenstände
der Erfindung sowie anderes, das klar wird, erreicht und im Einzelnen
verstanden werden kann, können
spezielle Beschreibungen der Erfindung, die vorstehend kurz zusammengefasst
ist, durch Bezug auf bestimmte Ausgestaltungen erhalten werden,
die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Diese Zeichnungen
bilden einen Teil der Spezifikation. Zu vermerken ist jedoch, dass
die beiliegenden Zeichnungen Ausgestaltungen der Erfindung veranschaulichen
und deshalb ihren Umfang nicht begrenzen soll.
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1 zeigt
ein dotiertes Polycycling von 30 μm
unter Verwendung einer Standard-Pumpplatte und veranschaulicht,
dass eine Reinigung bis etwa 10 μm
zurückgestellt
worden ist.
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2 zeigt,
dass die Gleichförmigkeit
1,37% bei Verwendung einer Standard-Pumpplatte ist. Diese Standard-Pumpplatte
des Standes der Technik hat keine obere Öffnung, sondern Löcher. Während des
Pumpens geht das Reinigungsgas durch die Löcher hindurch.
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3 zeigt,
dass bei einer oben offenen Pumpplatte die Dickengleichförmigkeit
0,79% ist. Es wird aufgezeigt, dass das Öffnen der Pumpplatte die Gleichförmigkeit
verbessert.
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4 ist
eine Schnittansicht einer POLYGen-Kammer 100 mit einem
Pumpplatten-Kanalring 101, einer Frontplatte 102,
einer Sperrplatte 103, einem Kammerdeckel 104,
einem Kammergehäuse 105 und
einer Pumpplatte 106 mit offener Oberseite. Der Pumpplatten-Kanalring
dient als nachgeordnete Drosselplatte. Das Reinigungsgas tritt in
die Pumpplatte aus der Kammer von unten oder oben ein. Bei der offenen
Oberseite strömt
das Gas frei aus der Kammer heraus.
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5 ist
eine dreidimensionale Ansicht der oben offenen Pumpplatte 106.
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6 ist
eine dreidimensionale Ansicht einer gleichförmigen Drosselplatte, bei der
die Löcher
gleichförmig
beabstandet 101 sind.
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7 ist
ein Diagramm der in Tabelle 1 enthaltenen Daten und veranschaulicht,
dass die Gleichförmigkeit
und Dicke die gleichen bleiben, wenn die Silicium-Gesamtabscheidung
sich bei Verwendung der hier offenbarten Pumpplattenausstattung
während
der Waferbehandlung 21 μm
annähert.
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8A ist
eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Behandlungskammer,
die eine Pumpplatte mit einem Mantel enthält.
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8B ist
eine Schnittdarstellung eines Suszeptors und des Pumpplattenbereichs
angrenzend an ein Schlitzventil.
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8C ist
eine Darstellung eines Mantelrandes angrenzend an einen Waferladeschlitz
der Pumpplatte.
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8D ist
eine Darstellung einer Ausführungsform
einer Pumpplatte mit ungleichförmigen
Schlitzen in dem Mantel.
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8E ist
eine Darstellung einer Ausgestaltung der Löcher in dem Pumpplattenmantel.
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8F ist
eine Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der Löcher in
dem Pumpplattenmantel.
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8G ist
eine Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der Löcher in
dem Pumpplattenmantel.
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9A ist
eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform einer Pumpplatte
mit einem Kurzmantel.
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9B ist
eine Schnittansicht der Ausführung
der Pumpplatte mit dem Kurzmantel.
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10A ist eine Darstellung eines Schlitzes in Form
eines Zapfenbodenlochs.
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10B ist eine Darstellung eines Schlitzes in Form
eines Flachbodenlochs.
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10C ist eine Darstellung eines Schlitzes mit einem
mit Gewinde versehenen Flachbodenloch.
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INS EINZELNE
GEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird hier eine von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung offenbart, die dazu verwendet wird,
eine Änderung
des Emissionsvermögens
während
der Waferbehandlung zu verhindern, die zu einer Prozessverlagerung
und zu Teilchen führen
würde.
Es werden auch Probleme angesprochen, wie die Pulverbildung in der
inneren Kammer und die Blockade von Pumplöchern durch das Pulver.
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Beim
Stand der Technik der Silicium-(Si-)Abscheidung wird eine Standard-Pumpplatte
verwendet, die Pumplöcher
für den
Durchstrom von Gas hat. 2 zeigt, dass bei der Standard-Pumpplatte die Gleichförmigkeit
1,37% beträgt.
Während
des Abscheidens möchte
sich gelbes oder schwarzes Pulver an der Pumpplatte und der Frontplatte
ansammeln, was eine Änderung
des Emissionsvermögens
in der Kammer und weiterhin eine Temperaturänderung verursachen würde. Um
die Gleichförmigkeit
zu verbessern und gleichzeitig eine Änderung des Emissionsvermögens zu
verhindern, wird bei der vorliegenden Erfindung eine oben offene Pumpplatte
verwendet (siehe 5). Dadurch, dass die Oberseite
der Pumpplatte vollständig
offen ist, kann Reinigungsgas leicht in den Pumpkanal strömen und
das Pulver aus der Kammer beseitigen. 3 zeigt,
dass bei einer oben offenen Pumpplatte die Dickengleichförmigkeit
0,79% beträgt.
Dies zeigt, dass das Öffnen
der Pumpplatte die Gleichförmigkeit
verbessert.
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Zusätzlich neigt
während
der Abscheidung die Heizvorrichtung für den Wafer zu einer Wechselwirkung mit
dem Kammergehäuse,
was einen Wärmeverlust
verursacht. Um den Wärmeverlust
zu reduzieren und dadurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer
der Heizvorrichtung zu verbessern, wird um die Heizvorrichtung herum,
unter der Heizvorrichtung oder längs
des Kammergehäuses
innerhalb der Kammer ein Mantel installiert. Der Mantel verhindert,
dass die Heizvorrichtung mit dem Kammergehäuse direkt zusammenwirkt, und macht
die Prozessbedingung von einer Kammer zur anderen beständiger,
so dass der gleiche thermische Ummantelungszustand um die Heizvorrichtung
des Wafers herum geschaffen wird, was zu einer optimalen Filmdickengleichförmigkeit
führt.
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Ein
weiteres Problem bei der zum Stand der Technik gehörenden Methode
der Abscheidung von Silicium besteht darin, dass aufgrund der hohen
Abscheidetemperatur die Kammer kon stant unter hohem Druck steht,
wodurch es schwierig ist, die Gleichförmigkeit des austretenden Gasstroms
zu steuern. Zur Lösung
dieses Problems wird hierfür
bei der vorliegenden Erfindung eine zweite Pumpplatte mit einer
reduzierten Öffnung verwendet,
die stromab von der oben offenen Pumpplatte längs des Reinigungsgasstroms
angeordnet wird (siehe Pumpplattenkanalring in 4).
Diese zweite Pumpplatte bewirkt einen Drosseleffekt für das gleichförmige Pumpen
des Austrittsgases, um eine optimale Dickengleichförmigkeit
auf dem Wafer zu gewährleisten. Die
Drosselplatte kann gleichförmig
(siehe 6) oder nicht-gleichförmig sein.
Eine gleichförmige
Drosselplatte hat gleichförmig
beabstandete Löcher,
während
eine nicht-gleichförmige
Platte in einem Bereich mehr Löcher
und in anderen weniger hat.
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Als
ein spezielles Beispiel wird in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
eine Behandlungskammer offenbart, in die die oben beschriebene,
von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung eingeschlossen ist. Die Kammer wird
POLYGen-Kammer 100 genannt
und umfasst ein Kammer 105, einen Kammerdeckel 104,
eine oben offene Pumpplatte 106, einen Pumpplattenkanalring
bzw. Pumpplattenkanalringe 101 (d.h. eine nachgeordnete
Drosselplatte), eine Frontplatte 102 und eine Sperrplatte 103 (siehe 4).
Um die Heizvorrichtung (nicht gezeigt) des Wafers herum, unter der
Heizvorrichtung des Wafers oder längs des Kammergehäuses 105 innerhalb
der Kammer 100 und unter der Pumpplatte 106 kann
ein Mantel (nicht gezeigt) angeordnet werden. Die von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung ermöglicht
ein zweistufiges Pumpen. In der ersten Stufe macht die oben offene
Pumpplatte 106 den Pumpvorgang freier und schneller verglichen
mit einer Standard-Pumpplatte. Wenn das Reinigungsgas in die oben
offene Pumpplatte 106 von dem Boden der Kammer 100 strömen gelassen
wird, wird die Pulverbildung auf der Pumpplatte 106 und
der Frontplatte 102 verringert. In der zweiten Stufe ist
ein Drosseleffekt für
ein gleichförmiges
Pumpen des austretenden Gases bereitgestellt, um eine optimale Dickengleichförmigkeit
auf dem Wafer über
eine zweite Pumpplatte zu gewährleisten,
die an der Oberseite reduzierte Öffnungen
hat. Es kann ein Standard-Reinigungsgas verwendet werden, wie N2, Ar und He.
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Zusätzlich ergibt
der ausgelegte Pumpkanal eine größere Fläche für das Einschließen der
Pulver, wodurch die Möglichkeit
einer Blockierung der Pumplöcher
durch die Pulver beträchtlich
verringert wird. Außerdem
sorgt die von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausrüstung
für einen
gleichförmigen
thermischen Umgrenzungszustand um die Heizvorrichtung des Wafers
herum (insbesondere mit dem Mantel), wodurch der Zustand zwischen
der Heizvorrichtung und der umgebenden Fläche beständig gemacht wird. Dies führt zu einer
optimalen Filmdickengleichförmigkeit.
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Tabelle
1 zeigt die Versuchsergebnisse von einer von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freien Pumpplatte mit offener Oberseite und einer Drosselplatte
der zweiten Stufe. Je kleiner der Prozentsatz der Dickengleichförmigkeit
ist, desto besser ist die Gleichförmigkeit (0 = vollständig gleichförmig). 7 ist
ein Diagramm der in Tabelle 1 angegebenen Daten.
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TABELLE
1 Versuchsergebnisse
der Pumpplatte (oben offen mit nachgeschalteter Drossel)
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Dies
zeigt, dass, wenn sich die gesamte Abscheidung von Silizium (Si)
21 μm annähert, die
Gleichförmigkeit
und die Dicke die gleiche bleiben. Durch Verwendung der hier offenbarten
Pumpplattenausrüstung während der
Waferbehandlung wird die Produktivität für einen P-dotierten Polysiliciumprozess von 5 μm Gesamtabscheidung
pro Kammertrockenreinigung (jeweils 90 Minuten pro Kammerreinigung)
auf mehr als 25 μm Gesamtabscheidung
pro Kammerreinigung beträchtlich
verbessert (siehe 1 und 7 zum Vergleich). Bei
verringerter Reinigungshäufigkeit
wird der Systemdurchsatz erhöht.
Die hier offenbarte Pumpplattenausstattung verhindert eine Änderung
des Emissionsvermögens,
die zu einer Prozessabweichung führen
würde. Wenn
keine Prozessabweichung vorliegt, ist ein Reinigen nicht erforderlich.
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Wie
oben beschrieben, wird hier in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
eine von einer Änderung des
Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung bereitgestellt, die in einer Einzelwaferkammer
verwendet wird. Diese Ausstattung umfasst eine oben offene Pumpplatte
(Pumpplatte), bei der es keine Verengung für die Strömung gibt. Diese Ausstattung
kann weiterhin einen Mantel und/oder eine Drosselplatte als zweite
Stufe aufweisen. Der Mantel kann um die Heizvorrichtung des Wafers
herum, unter der Heizvorrichtung des Wafers oder längs des
Kammergehäuses
innerhalb der Kammer installiert werden und ein Stück mit der Pumpplatte
bilden. Die Drosselplatte kann stromab von der Pumpplatte längs des
Reinigungsgasstroms installiert werden. Die Drosselplatte kann gleichförmige oder
nicht-gleichförmige
Löcher
aufweisen.
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Der
Innenraum der Waferbehandlungskammer kann einen lokalen Bereich
haben, der Wärme
anders als von den übrigen
Bereichen aus reflektiert. Eine solche nicht-symmetrische Reflexion
der Wärme
in der Prozesskammer kann nachteilige Wirkungen auf das Abscheiden
eines Films auf dem Wafer haben. Eine Folge dieser nicht-gleichförmig reflektierten
Wärme kann
ein auf dem Wafer abgeschiedener Film mit nicht-gleichförmigen Materialeigenschaften
oder nicht-gleichförmigen
Dicken sein. Um diese potenziellen Probleme bei der Waferfilmabscheidung
zu minimieren, kann im Inneren der Waferbehandlungskammer ein Gehäuse angeordnet
werden. Für
diesen Zweck wird ein Gehäuse
mit einer speziellen Geometrie offenbart, beispielsweise einer nicht-symmetrischen
Form, um Wärme
ungleichförmig
zu reflektieren, so dass es, wenn es richtig bezüglich des lokalen Bereichs
ausgerichtet ist, solche ungleichförmigen Wärmereflexionen durch den Innenraum
ausgleichen kann.
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Ein
solches Gehäuse
kann eine Pumpplatte mit einem Mantel sein, wobei die Mantelgeometrie nicht-symmetrisch
ist. Ein nicht-symmetrischer Mantel kann sowohl für einen
gleichförmigen,
radialen thermischen Ummantelungszustand (gleichförmige radiale
thermische Umgrenzung) um einen Suszeptor und für gleichförmige Temperaturen in dem Suszeptor
insgesamt sorgen. Der Suszeptor kann zentral so beheizt werden,
dass die Wärme
zu den Suszeptorrändern
strömen
und als Folge die Suszeptortemperatur bei Annäherung an den Suszeptorrand
abfallen kann. Eine gleichförmige
thermische Umgrenzung kann bedeuten, dass ein kreisförmiger Suszeptor
eine gleichförmige
Temperatur an jeder radialen Stelle für jeden Umfangspunkt, der auf
dem Radius liegt, haben kann, d.h. ein gleichförmiges, radiales thermisches
Profil. Zusätzlich
kann die Pumpplatte ein insgesamt reduziertes thermisches Profil
ha ben, d.h. über
der ganzen Pumpplatte, wobei die Temperaturen in diesem Profil während der
Behandlung eine verbesserte Gleichförmigkeit haben können.
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Bei
einer Ausführungsform
kann die Pumpplatte einen integralen Mantel (d.h. die Pumpplatte
und der Mantel bilden ein Stück)
haben, der Löcher
enthält,
beispielsweise Schlitze, die durch den Mantel hindurchgehen, sowie
eine reduzierte Mantellänge
(Kurzmantel) hat, wobei ein Abschnitt des Mantels in dem Waferladebereich
(Waferzugangsschlitz) vollständig
entfernt werden kann. Die Durchgangslöcher in dem Mantel können rund,
oval (Schlitze) sein oder eine Vielzahl anderer Formen haben. Die
Pumpplatte ist in der Behandlungskammer so angeordnet, dass der
Mantel für
den Ausgleich der Wirkungen durch Strahlung vom erhitzten Suszeptor
in ein Schlitzventil im Vergleich zu der Suszeptorstrahlung zu Bereichen,
die nicht an das Schlitzventil angrenzen, richtig ausgerichtet ist.
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8A ist
eine Schnittansicht einer Ausgestaltung einer Behandlungskammer,
die eine Pumpplatte mit einem Schlitze aufweisenden Mantel enthält. 8B ist
eine Schnittansicht eines Suszeptors und einer Pumpplatte angrenzend
an ein Schlitzventil. 8C ist eine Veranschaulichung
eines Randes des Pumpplattenmantels. Gemäß 8A kann
in der Behandlungskammer 800, beispielsweise der POLYGen-Kammer, eine
Filmbeschichtung auf einem Wafer 802 durch einen Prozess,
beispielsweise CVD, abgeschieden werden. Der Wafer 802 kann
von dem Suszeptor 806 unter Verwendung von in den Suszeptor 806 eingebetteten
Heizelementen 804 und/oder Widerstandsheizstäben 808 erhitzt
werden, die in einer angrenzenden Suszeptorbasis 810 angeordnet
sind. Als Folge wird der Wafer 802 während der Behandlung als Teil
des Filmabscheidungsprozesses erhitzt. Nach der Waferbehandlung
können
der Suszeptor 806 und die Suszeptorbasis 810 abgesenkt
werden, während
Stifte (nicht gezeigt), die in dem Suszeptor 806 lagern,
verschoben werden können
und den Wafer 802 von dem Suszeptor 806 für die Entfernung
durch ein Robotblatt (nicht gezeigt) aus der Behandlungskammer 800 anheben.
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Während der
Behandlung kann Wärme
durch Leitung nach außen
zu den Oberflächen
und zu dem Außendurchmesser
des Suszeptors 806 zur Abstrahlung in den Kammerinnenraum 816 strömen. Jede
Ungleichförmigkeit
in diesem Auswärtswärmestrom
von dem Suszeptor 806 aus kann eine ungleichförmige Erhitzungsumgebung
für den
Wafer 802 schaffen. Eine ungleichförmige Erhitzungsumgebung an
dem Wafer 802 kann dazu führen, dass eine ungleichförmige Beschichtung
aufgebracht wird.
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Das
Innenraumvolumen der Behandlungskammer 816 bildet keine
gleichförmige
Geometrie für
die Aufnahme der Strahlungswärme
von dem Suszeptor 806. Deswegen kann der Behandlungskammerinnenraum 816 Strahlungswärme von
dem Suszeptor 806 an verschiedenen Stellen unterschiedlich
absorbieren, was unterschiedliche Wärmemengen ergibt, die auf den
Suszeptor 806 von diesen verschiedenen Stellen aus zurückreflektiert
werden. Als Folge kann den Suszeptor 806 Wärme mit
einer Menge verlassen, die an einer Stelle anders ist als an einer
anderen Stelle am Suszeptor 806. Eine Verwendung der Pumpplatte 812 kann diejenige
sein, eine thermische Einschränkung
um den Suszeptor 806 bereitzustellen, die mehr Gleichförmigkeit
für die
Gesamtsumme der Wärme
ermöglicht,
die an den Rändern 807 des
Suszeptors 806 und in ihrer Nähe austritt. Die Form der Pumpplatte 812 ist
so ausgelegt, dass sie die verschiedenen Geometrien in der Behandlungskammer 800 durch
eine Auslegung ausgleicht, die Wärmestrahlung
von dem Suszeptor 806 an verschiedenen Stellen um die Pumpplatte 812 herum
unterschiedlich absorbiert, durchlässt oder reflektiert. Das Ergebnis
besteht darin, dass der Nettowärmeverlust
von dem Suszeptor aufgrund der Strahlung diese verschiedenen Bereiche
des Behandlungskammerinnenraums 812 mit einer Geometrie
der Pumpplatte 812, die für den Ausgleich am Umfang variiert,
ins Gleichgewicht gebracht wird.
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Insbesondere
kann gemäß 8B Wärme ohne
kompensierende Pumpplatte 812 schneller aus dem Suszeptor 806 durch
Strahlung in einen örtlichen
Bereich entfernt werden, der als Schlitzventil 818 bekannt
ist und der ein Spalt in dem Waferbehandlungskammerinnenraum 816 ist,
der zum Laden und Entladen von Wafern 802 von der Behandlungskammer 800 verwendet
wird. Die Wärme
von dem Suszeptor 806, die durch den Waferladeschlitz 821 in
der Pumpplatte 812 und dann in das Schlitzventil 818 gestrahlt
wird, kann wiederholt zwischen den beiden gegenüberliegenden Schlitzventilflächen 824 und 825 reflektiert
werden. Das Ergebnis einer solchen Reflexion kann eine Erhöhung der
Wärmeabsorption
in dem Schlitzventil 818 aufgrund der Größe der Schwarzkörperabsorption
sein. Eine gesteigerte Wärmeabsorption
im Schlitzventilbereich 818 kann zu einer geringeren Rückstrahlung
auf den Suszeptor 806 resultieren. Bei stärkerer Absorption
und geringerer Reflexion kann ein höherer Wärmestrom von dem an das Schlitzventil 818 angrenzenden
Bereich des Suszeptors 806 aus auftreten.
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Die
Hinzufügung
des Mantels 822 an die Pumpplatte 812 kann Wärme absorbieren
und eine kreisförmige
Barriere für
Wärme bilden,
die vom Suszeptor 806 abgestrahlt wird, d.h. eine thermische
Umgrenzung. Der Mantel 822 mit Schlitzen 828 kann
sogar mehr von dem Suszeptor 806 abgestrahlte Wärme absorbieren und
die Suszeptorwärme
weiter begrenzen, die von den Kammerinnenraumwänden 814 zurück auf den
Suszeptor 806 reflektiert wird. Deswegen kann dem Suszeptor 806 Wärme in Bereichen
angrenzend an den Mantel 822 schneller verlassen. Der Mantel 822 kann
somit den Wärmeverlust
des Suszeptors 806 in das Schlitzventil 818 im
Wesentlichen kompensieren, wenn die Mantelschlitze 828 an
der in etwa gleichen axialen Stelle wie das Schlitzventil 818 angeordnet
werden (jedoch nicht angrenzend an das Schlitzventil 818,
da der Waferladeschlitz 821 an das Schlitzventil 818 angrenzt).
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Von
der Pumpplatte 812 absorbierte Wärme kann durch einen ringförmig ausgebildeten
Pumpplattenflansch 817 in kältere Bereiche (d.h. wassergekühlte Bereiche 815)
des Kammergehäuses 814 geleitet
werden. Zu berücksichtigen
ist, dass der Mantel 822 am Umfang um die Pumpplatte 812 herum
mit Ausnahme des Bereichs des Schlitzventils 818 angeordnet
ist, wo ein Zugang zu dem Wafer 802 benötigt wird. Deshalb kann der
geschlitzte Mantel 822 die Absorption der Wärme von
dem Suszeptor 806 steigern und den Schwarzkörperabsorptionseffekt
an dem Schlitzventil 818 ausgleichen, was zu einer gleichförmigeren
thermischen Umgrenzung um den Suszeptor 806 führt.
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Der
Wirkungsgrad der Absorption durch den Mantel 822 kann durch
Verwendung von Öffnungen
oder Löchern 828 in
dem Mantel 822 gesteigert werden, die hier als vertikale
elliptische Durchgangslöcher
(vertikale Schlitze 828) gezeigt sind. Eine vertikale Ellipse
bezieht sich auf die Hauptachse der Ellipse des Schlitzes, die in
der vertikalen (axialen) Richtung angeordnet ist. Ein Teil der von
dem Suszeptor 806 abgestrahlten Wärme kann durch die vertikalen
Schlitze 828 hindurchgehen. Die durch die vertikalen Schlitze 828 gestrahlte
Wärme kann
von den Seitenwandflächen 831 absorbiert
werden, die die Schlitze 828 bilden. Ein Teil der Wärme, die auf
die Seitenwandflächen 831 trifft,
kann absorbiert werden, während
ein Teil reflektiert wird. Ein Teil der von den Seitenwandflächen 831 reflektierten
Wärme kann
auf die gegenüberliegende
Seitenwand 831 für
eine weitere Absorption und Reflexion treffen. Das Ergebnis dieser
fortgesetzten Reflexionen von nicht-absorbierter Wärme an den
Schlitzseitenwandflächen 831 kann
wiederum ein Schwarzkörpereffekt
sein, der für
eine erhöhte
Absorption von Wärme
durch den Mantel 822 sorgt.
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Zum
effektiven Ausgleich kann die Gesamtfläche der radikalen Schlitze 828 annähernd gleich
dem lokalen Bereich des Schlitzventils 818 sein, wo das
Schlitzventil 818 in den Behand lungskammerinnenraum 816 mündet. Für einen
Behandlungskammerinnenraum 816, der kreisförmig ist,
kann ein solcher Bereich des Schlitzventils 818 durch die
Entfernung zwischen zwei Schlitzventilflächen 824 und 825 definiert
werden, wenn sie um einen Bogen etwa im Bereich von 30° bis 120° mit einem
von einer Kammerachse 832 gebildeten Radius R dorthin verschwenkt
werden, wo das Schlitzventil 818 mit den Kammerinnenraumwänden 814 zusammenpasst.
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Gemäß 8C kann
bei einer Ausgestaltung zur Behandlung von Wafern von 300 mm die
Geometrie des Schlitzes 828 eine große Achse (vertikale Achse 840)
und eine kleine Achse (horizontale Achse 842) haben, wobei
das Verhältnis
der großen
Achse zur kleinen Achse gleich oder größer als eins ist (d.h. große Achse/kleine
Achse = 1). Die Schlitze 828 können gleichförmig um
den Mantel 822 herum beabstandet sein, wobei der Abstand 844 zwischen
den Schlitzen 828 im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5'' (2,54 bis 12,7 mm) sein kann. Für vertikale
Schlitze kann die große
Schlitzachse (vertikale Achse) etwa 0,50'' (12,7
mm) und die kleine Schlitzachse etwa 0,25'' (0,63
mm) betragen. Die Schlitze 828 können in dem Mantel 822 so
positioniert werden, dass, wenn die Pumpplatte 812 in der
Behandlungskammer 800 installiert ist, die Schlitze 828 in
etwa niveaugleich (gleiche axiale Position) mit dem Schlitzventil 818 sind.
D.h., dass das hintere Ende 827 und das vordere Ende 829 eines
jeden Schlitzes niveaugleich zu Linien 833 und 834 sind,
die sich von den Flächen 824 bzw. 825 (8B)
aus erstrecken. Der Mantel 822 kann einen Innendurchmesser
im Bereich von etwa 12 bis 15'' (305 bis 380 mm)
haben, und der Waferzugangsschlitz kann am Umfang von etwa 30 bis
120 Grad verlaufen. Die Dicke des Mantels 822 kann etwa
0,25'' (0,63 mm) und die
axiale Länge
(L) des Mantels etwa 0,10'' (25,4 mm) betragen,
wobei die Mantellänge
lang genug sein muss, um eine Anordnung der Schlitze 828 niveaugleich
mit dem Schlitzventil 828 (8A und 8B)
zu ermöglichen.
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Eine
mit einem geschlitzten Mantel 822 versehene Pumpplatte 812 kann
die von den Behandlungskammer-Innenwänden 814 zurückreflektierende
Wärme minimieren.
Dies ermöglicht
einen erhöhten
Wärmeverlust
in der Nähe
der Suszeptorränder 807 in
den Bereichen, die nicht an das Schlitzventil 818 angrenzen. Als
Folge kann die von der Pumpplatte 812 und insbesondere
von dem Mantel 822 absorbierte Wärme den lokalen Effekt der
Wärmeabstrahlung
des Suszeptors 806 direkt in das Schlitzventil 818 ausgleichen.
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Die
Auslegung des Mantels 822 und der Geometrien des Schlitzes 828 können jedoch
so zugeschnitten werden, dass die Wirkungen jeder variierenden Geometrie
in der Behandlungskammer 816 und nicht nur das Schlitzventil 818 ausgeglichen
werden. Gemäß 8A wird
dem Fachmann klar, dass ein Abstand zwischen den vertikalen Schlitzen 828 aufrechterhalten
werden sollte. Dadurch soll ein ausreichender Bereich zum Leiten
von Wärme
geschaffen werden, die am hinteren Ende des Mantels 822 um
die Schlitze 828 herum und zu dem Pumpplattenflansch 817 hin
ohne Verengung absorbiert wird, d.h. ohne Erhöhung der Temperaturen. Weiterhin
ist eine Dicke des Mantels 822 erforderlich, um genug Fläche der
Seitenwandflächen 831 für die Absorption
der Strahlungswärme
bereitzustellen, die durch die Schlitze 822 hindurchgeht,
sowie auch für die
Gesamtwärmeleitung
durch den Mantel 822 zum Flansch 817 hin.
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Wie
in 8B gezeigt ist, kann die Pumpplatte 812,
wenn sie in der Behandlungskammer 800 montiert ist, Löcher in
dem Mantel, hier Schlitze, so positionieren, dass sie annähernd niveaugleich
(axial) mit dem Schlitzventil 818 sind. Dies kann bedeuten,
dass das hintere Ende der vertikalen Schlitze 828 in dem
Mantel 822 sich etwa an der gleichen axialen Position 833 wie
die untere Fläche
(Boden) 824 des Schlitzventils 828 befinden kann.
Das vordere Ende der vertikalen Schlitze 834 kann annähernd an
der gleichen axialen Position 832 (8A) wie
die obere Fläche 825 des
Schlitzventils 818 angeordnet werden. Dadurch werden die
Schlitze 828 insgesamt so platziert, dass sie niveaugleich
mit der Schlitzventilöffnung 818 sind,
aufgrund der Waferladeerfordernisse, die diesen lokalen Wärmeabsorptionszustand
an erster Stelle erzeugen, werden jedoch der Mantel 822 und
die Schlitze 828 am Umfang in dem Bereich angrenzend an
das Schlitzventil 818 zur Bildung des Waferladeschlitzes 821 entfernt.
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8D ist
eine Darstellung einer nicht-gleichförmigen Schlitzbeabstandung.
Um irgendwelche nicht-symmetrischen Gegebenheiten in dem Behandlungskammerinnenraum 816 auszugleichen,
kann der Abstand des Schlitzes 828 gleichförmig oder
nicht-gleichförmig
in den Positionen des Umfangsmantels 822 angrenzend an
jene lokalen inneren Gegebenheiten erhöht oder verringert werden.
Die variierte Gegebenheit kann sich aus der Geometrie oder einer
Oberflächentemperatur
ergeben. Das bedeutet, dass ein anderer lokaler heißer oder
kalter Punkt als das Schlitzventil 818 an der inneren Kammerwand 814 (8A),
der während
der Behandlung auftritt, ebenfalls durch eine geeignete Auslegung
des Mantels 822 kompensiert werden kann.
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Wie
in 8E bis 8G gezeigt
ist, können
die Formen der Wärme
absorbierenden Löcher
in dem Mantel 822 eine Vielfalt unterschiedlicher Formen
oder eine Kombination verschiedener Formen haben, wobei solche Formen
sich aus einem Kompromiss von erforderlicher Oberfläche und
Kosten für
spanabhebende Bearbeitung ergeben. Zusammen mit der ovalen Form 835 und
der Kreisform 834 können
auch andere Formen in Betracht kommen, wie eine quadratische Form 836,
eine rechteckige Form 838, eine Dreiecksform 840 oder auch
eine Öffnung,
die durch eine nicht-symmetrische Kurve 842 gebildet wird.
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9A ist
eine dreidimensionale Darstellung einer Ausgestaltung einer Pumpplatte
mit einem Kurzmantel. 9B ist eine Schnittansicht dieser
Ausführungsform
der Pumpplatte mit dem Kurzmantel. Der Mantel 922 und eine
Anzahl von Löchern,
hier vertikale Schlitze 928, können die lokalen Wirkungen
einer höheren oder
geringeren Wärmeabsorption
ausgleichen, die sich aus nicht-gleichförmigen Bedingungen in dem Behandlungskammerinnenraum 816 (8A)
ergeben. Wichtig ist jedoch auch, Temperaturen in der Pumpplatte 912 während der
Behandlung zu minimieren. Zusammen mit niedrigeren Temperaturen
der Pumpplatte 912 ist auch die Temperaturgleichförmigkeit
während
der Behandlung wichtig. Ein Absenken der Temperaturen in der Pumpplatte 912 während der
Behandlung kann die Möglichkeit
reduzieren, dass das Material der Pumpplatte 912 Verunreinigungen
in die Kammerbehandlung 800 (8A) einbringt
und den Wafer oder den abzuscheidenden Waferfilm verunreinigt. Die
Pumpplatte 912 kann aus Aluminium hergestellt werden, das
eine eloxierte Beschichtung aufweisen kann, der Fachmann sollte
jedoch einbeziehen, dass andere Materialien, wie rostbeständiger Stahl,
verwendet werden können.
Höhere
Temperaturen in der Pumpplatte 912 können zu Rissen oder Flockenbildung
der Beschichtungen (wenn sie verwendet werden) auf der Pumpplatte 912,
wie die eloxierte Beschichtung, führen. Wenn das darunterliegende
blanke Metall freigelegt ist, ist es möglich, dass etwas von dem Metall
als Verunreinigungen freikommt.
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Wenn
der Abschnitt des Mantels 926 (gestrichelt) an dem Waferzugangsschlitz 928 im
Gegensatz zur Schaffung eines vollständigen horizontalen Schlitzes
entfernt wird, braucht Wärme
keinen Weg 929 um den Schlitz 824 herum, um die
Flansche 917 zu erreichen. Ein solcher Wärmestrom
würde einen "heißen Fleck" in den Verengungsbereichen
zwischen den Schlitzen 930 angrenzend an den Waferzugangsschlitz 928 erzeugen.
Wenn dieser Abschnitt 926 des Mantels 922 entfernt
ist, wird in diesem Bereich keine Wärme absorbiert und somit auch
nicht dem Wärmestrom
in den angrenzenden Schlitzbereichen 932 zugeführt, was
die Temperaturen erhöhen
würde.
Wenn der Waferzugangsschlitz 821 an dem hinteren Ende 830 offen
ist, kann zusätzlich
die Gesamtlänge
L des Mantels gekürzt
werden (Kurzmantel). Dies kann es der Mantellänge L ermöglichen, aufgrund der Lochgröße, hier
die große
Schlitzhauptachse, gezwungen zu werden, sich an das Schlitzventil 818 (8B)
anzupassen. Diese axiale Anpassung des Mantelschlitzes an das Schlitzventil
zusammen mit der Summe der Flächen
der Schlitze, die in etwa der Fläche
des Schlitzventils entsprechen, kann als Faustregel eine annähernde Kompensation
des Wärmeverlusts
in das Schlitzventil 818 ergeben.
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Es
liegt innerhalb des Vermögens
des Fachmanns, eine Entfernung s zwischen vertikalen Schlitzen 930 zu
bestimmen, um einen Wärmestrom
zu ermöglichen,
der Temperaturen in dem Mantel 922 minimiert. Die Entfernung
s kann gleichförmig,
gleichförmig
variiert, ungleichförmig
variiert oder auf eine Vielzahl anderer Arten beabstandet werden,
um eine gleichförmige
Erwärmung
des Mantels 922 zu ergeben.
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Die
Länge L
des Mantels 922 kann in der Größe so bemessen werden, dass
die Temperaturen in der Pumpplatte 912 reduziert werden,
indem weniger Flächenbereich
für die
Wärmeabsorption
angeboten und doch ein Schirm für
direkte Strahlungsheizung aus dem Suszeptor 806 (8A oben)
auf Abschnitte der Kammerinnenraumwände (nicht gezeigt) bereitgestellt
wird. Als Ergebnis dieser Geometrie kann die Pumpplatte 912 auf
Temperaturen von etwa unter 250°C
gehalten werden, wobei die Temperatur der Pumpplatte 912 innerhalb
etwa ± 30°C gleichförmg ist,
wenn die Behandlungskammer bei Temperaturen im Bereich von etwa 550
bis 800°C
arbeitet.
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10A bis 10C sind
Darstellungen von alternativen Ausgestaltungen von Mantelschlitzen,
die nicht durch den Mantel 1022 hindurchgehen. 10A ist eine Darstellung eines Schlitzes 1028,
der ein zapfenförmiges
Bodenloch hat. 10B ist eine Darstellung eines
Schlitzes 1030, der ein flaches Bodenloch hat. 10C ist eine Darstellung eines Schlitzes, der
ein mit Gewinde versehenes flaches Bodenloch 1032 hat.
In einer Ausgestaltung brauchen eine oder mehrere der Schlitze 1028, 1030 und 1032 nicht
vollständig
durch den Mantel 1022 hindurchzugehen, wobei die Schlitzöffnungen 1028, 1030 und
1032 dem Suszeptor (8A) zugewandt sein können, wenn
die Pumpplatte in der Behandlungskammer installiert ist. Es ist
möglich,
dass ein Mantel 1022 unter Verwendung von Schlitzen 1028, 1030 und 1032,
die nicht durch den Mantel 1022 hindurchgehen, funktioniert,
wobei jedoch die Vorteile der Her stellbarkeit sowie der Erzielung
von maximalen Seitenflächenbereichen 831 (8B)
diese Auslegung weniger günstig
verglichen mit Löchern
machen, die durch den Mantel 1022 hindurchgehen.
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Die
von einer Änderung
des Emissionsvermögens
freie Pumpplattenausstattung, wie sie hier offenbart ist, kann dazu
verwendet werden, eine Änderung
des Emissionsvermögens
während
der Waferbehandlung zu verhindern, indem eine Gasreinigung für die Kammer
vorgesehen wird, um die Bildung von Rückstand oder Pulver an der
Pump- oder Frontplatte zu unterbinden, wodurch eine Änderung
des Emissionsvermögens
in der Kammer ausgeschlossen wird. Die Pumpplatte kann auch für eine verbesserte
Filmdicke und Filmmaterial-Gleichförmigkeitseigenschaft während der
Waferbehandlung verwendet werden, wobei Wärme aus dem erhitzten Suszeptor
gleichförmiger
entfernt wird. Eine solche thermische Gleichförmigkeit kann sich aus dem gleichförmigen thermischen
Umgrenzungszustand ergeben, der um den Suszeptor vorgesehen wird,
was zu einer gleichförmigen
Filmabscheidung auf dem Wafer führen
kann. Die Pumpplatte kann eine reduzierte mittlere Betriebstemperatur
haben, und zusammen mit einer gleichförmigeren Betriebstemperatur
für die
Pumpplatte wird die Chance einer Metallverunreinigung in der Behandlungskammer
aus dem Basismetall weniger wahrscheinlich.
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Für den Fachmann
ist es leicht ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung die Ausführung der
Ziele und zum Erhalten der erwähnten
Zweck und Vorteile sowie der darin inhärenten geeignet ist. Es ist
für den Fachmann
ersichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne
von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Für den Fachmann können sich
dabei Änderungen
und andere Veränderungen
einstellen, die in dem Umfang der Erfindung umfasst sind, die durch
den Rahmen der Ansprüche
definiert ist.
