DE68921501T2 - Verfahren zur Herstellung einer Waferhalteeinrichtung für Anlagen zur schnellen thermischen Behandlung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halterung für einen Wafer und Haltebefestigungen gerichtet, die eine geringe effektive thermische Masse aufweisen, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
• Anlagen für schnelle thermische Verfahren fanden früher Anwendung bei der Herstellung von integrierten elektronischen Schaltungen bei Verfahren, die keine chemische Reaktion einbeziehen, wie etwa eine thermische Erhitzung bzw. Glühung in Vorrichtungen für schnelles thermisches Glühen (RTA), die von Firmen hergestellt werden, wie etwa der Varian Associates, Inc., der A.G. Associates und der Eaton Corporation. Die Halbleiterwafer werden in einer RTA von Raumtemperatur bis zu ungefähr 400 bis 1.400 ºC in Zeitintervallen in der Größenordnung von einigen Sekunden behandelt. Die Fähigkeit solcher RTA-Systeme zum schnellen Heizen und Kühlen eines Wafers von Raumtemperatur zu derart hohen Temperaturen in Perioden von bis zu 10 sek, machen diese für die Verwendung bei chemische Reaktionsverfahren, wie etwa der epitaktischen Filmabscheidung, attraktiv. Auf solche Verfahren wird als schnelle thermische Verfahrenssysteme (RTP) Bezug genommen. Beispiele derartiger RTP-Systeme, die gegenwärtig für die amorphe polykristalline oder epitaktische Abscheidung verkauft werden, werden durch ASM Epi hergestellt.
• Die Befestigungshalterungen für Wafer und andere Bestandteile von RTA-Anlagen bestanden in der Vergangenheit aus Quarz, das inhärent Probleme mit seinem Gebrauch mit sich bringt. Quarz ist in RTP-Systemen unzulänglich, wegen der Auswirkungen, die die Reaktionsumgebung des Verfahrens auf Quarz hat, und wegen der thermischen Unverträglichkeit mit Materialien, die auf Quarzoberflächen abgeschieden werden. Es besteht ein Bedürfnis nach Halterungsbefestigungen für Wafer zur Verwendung in RTP-Systemen, die aus anderen Materialien als Quarz bestehen.
• Das US-Patent Nr. 4,481,406 offenbart, daß Halterungskonstruktionen für Wafer, die aus nicht leitenden, wärmebeständigen Materialien, wie etwa einem keramischen Material ausgebildet sind, in RTP-Anlagen zweckmäßig sind. Waferhalterungen, beispielsweise aus Siliciumcarbid, das auf Graphit chemisch dampfabgeschieden ist, stellen die nötige Verträglichkeit mit Verfahrensumgebungen zur Verfügung und widerstehen dem thermischen Schock von schnellen Temperaturänderungen von Raumtemperatur auf 1.400 ºC. Bei einem typischen Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD), wird das Graphit oder ein anderes Substrat, das zu be schichten ist, in einem zweckmäßigen Reaktor erhitzt und anschließend wird eine gasförmige Silicium enthaltende Reaktionsmischung in den Reaktor eingeleitet. Die gasförmige Reaktionsmischung reagiert an der Oberfläche des Substrats, um eine kohärente und anhaftende Schicht der gewünschten Beschichtung auszubilden. Durch Variieren der gasförmigen Reaktionsmischung und anderer CVD-Verfahrensparameter, können verschiedene Arten von abgeschiedenen Beschichtungen hergestellt werden. Der Nachteil der Verwendung eines CVD-beschichteten Substrats ist, daß die thermische Masse aller dieser Haltekonstruktionen nach dem Stand der Technik relativ hoch gegenüber der des Wafers ist, so daß sie die schnellen Temperaturänderungen durchlaufen, die in RTA- und RTP-Systemen benötigt werden. Dies macht derartige Anwendungen für solche CVD-beschichteten Substrate uninteressant. Das US-Patent Nr. 4,417,347 offenbart die Verwendung von Metallmembranen bzw. -häutchen aus Tantal und Molybdän, die die erforderliche niedrige thermische Masse aufweisen, um die schnelle Erhitzung und Abkühlung von RTA-Systemen zu vereinfachen. Jedoch sind derartige Materialien in RTP-Systemen wegen der Reaktion zwischen den Metallen und dem Silicium nicht zweckmäßig, welche bei dem Epitaxiverfahren Metallsilicide ausbilden. Derartige Reaktionen erzeugen unvertretbare Probleme mit korpuskularen Partikeln in dem Epitaxisystem und die Verschmutzung der zu verarbeitenden Wafer.
• Aus dem früheren Patentdokument EP-A-0 309272, das ein Prioritätsdatum vor dem Prioritätsdatum der vorliegenden Patentanmeldung hat und nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Patentanmeldung veröffentlicht worden ist, ist ein Verfahren zur Herstellung von Probenhaltern und Gehäusen für Wafer bekannt, die zur Verarbeitung von Halbleitermaterialien aus Siliciumcarbid hergestellt ist. Das Wafergehäuse ist aus Graphit hergestellt und wird dem Schritt ausgesetzt, der eine Hochtemperatur-Siliciummonoxidquelle verwendet, um das Graphitmaterial vollständig in Siliciumcarbidmaterial umzuwandeln.
• Das sich ergebende Wafergehäuse ist gegenüber reaktiven Umgebungen, die zur Herstellung von Halbleitermaterialien erforderlich sind, beständig.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Waferhalterung vorzuschlagen, welches die Nachteile der Waferhalterung nach dem Stand der Technik soweit als möglich ausräumt, und insbesondere dazu in der Lage ist, eine Waferhalterung herzustellen, die eine niedrige thermische Masse aufweist.
• Diese Aufgabe wird mittels des Verfahrens gelöst, das durch die in dem Patentanspruch 1 beanspruchten Merkmale gelöst wird. Vorteilhafte Varianten des Verfahrens gemäß der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 beanspruchten Merkmale definiert.
• Die Waferhalterungen, die mittels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, reagieren nicht mit der Verfahrensumgebung und weisen eine thermische Masse auf, die eher mit der der Wafer vergleichbar ist, die sie tragen.
• Dies ergibt einen Größenordnungunterschied in der thermischen Ansprechzeit des RTP-Systems, das die Halterung nach dieser Erfindung verwendet, im Vergleich mit CVD-beschichteten Substrathalterungen oder -trägern nach dem Stand der Technik.
• Die gemäß der Erfindung hergestellte Befestigung bzw. Halterung weist eine ebene Oberfläche auf, die eine Ausnehmung enthält, um den Wafer aufzunehmen, wobei die ebene Oberfläche im wesentlichen aus chemisch dampfabgeschiedenem (CVD) Siliciumcarbid besteht. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird eine Seitenwand hergestellt, die mit der ebenen Oberfläche verbunden ist und eine Höhe aufweist, die größer ist als die Tiefe der Ausnehmung. Die Seitenwand kann sich sowohl über die als auch unter der ebenen Oberfläche erstrecken. Die Seitenwand kann senkrecht zu der ebenen Oberfläche sein, oder entweder einen spitzen oder stumpfen Winkel dazu ausbilden. Seine genaue Ausbildung wird von der bestimmten RTA oder RTP abhängen, in der sie angeordnet wird. Um eine zusätzliche Stabilität zur Verfügung zu stellen, wird ein peripherer kreisförmiger Abschnitt oder Ringraum bzw. Kreisring an der Seitenwand angebracht. Um zusätzliche konstruktive Steifigkeit zur Verfügung zu stellen, wenn diese für eine gegebene Anwendung erforderlich ist, weist der Kreisring bzw. Ringraum auf Graphit abgeschiedenes Silicumcarbid auf. In jenen Fällen, in denen eine derartige Steifigkeit nicht erforderlich ist, kann das Graphit, wie nachfolgend ausgeführt, entfernt werden, um den Ringraum bzw. Kreisring hohl zurückzulassen. Wenn es dem Graphit erlaubt wird, in dem Kreisring zu verbleiben, ist es wesentlich, daß der Ringraum bzw. Kreisring ausreichend weit von der Ausnehmung entfernt ist, wie dieses durch die Konstruktion der Reaktionskammer und durch den dünnen Querschnitt der ebenen Oberfläche oder Membran aus Siliciumcarbid zwischen dem Kreisring bzw. Ringraum und dem Wafer ermöglicht wird. Das bedeutet, daß der Halbleiterwafer, der gemäß der Erfindung zu prozessieren ist, von jeglicher bemerkenswerter thermischen Masse des Halters zu trennen ist, und daß das notwendige schnelle thermische Ansprechen des Wafers zur Verfügung gestellt wird.
• Das Verfahren zur Herstellung der Befestigung weist die Formgebung eines Graphitblocks oder anderer zweckmäßiger Substratmaterialien zu der gewünschten Konstruktion für eine bestimmte RTA- oder RTP-Anwendung auf. Die minimale Formgebung erfordert, daß das Substrat eine ebene Oberfläche umfaßt, die die Ausnehmung enthält. Es werden Mittel zur Maskierung jener Bereiche des Substrats zur Verfügung gestellt, die keine CVD-Beschichtung aus Siliciumcarbid erhalten sollen, d.h., jene Bereiche, in denen das Substrat entfernt werden soll. Derartige Mittel zur Maskierung werden zumindest in jenen Bereichen auf der Rückseite der Befestigung benachbart zu der Waferausnehmung zur Verfügung gestellt. Das Substrat wird dann mit chemisch dampfabgeschiedenem Siliciumcarbid in einer Weise versehen, wie sie zum Beispiel in der US-A-4,861,533 ausgeführt ist, die ein nachveröffentlichtes Patent des Anmelders dieser Anmeldung ist, und welche der EP-A-0 208 280 entspricht, die das Prioritätsdatum vor dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung hat und nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht worden ist. Das Silicium enthaltende Gas, das zur Ausbildung der Siliciumcarbidbeschichtung verwendet wird, kann aus der Gruppe, die aus Siliciumtetrachlorid, Silan, Chlorsilan, Trichlorsilan, Methyltrichlorsilan und Dimethyldichlorsilan besteht, ausgewählt werden. Wenn Siliciumtetrachlorid, Silan, Dichlorsilan oder Trichlorsilan verwendet wird, ist es erforderlich, eine Quelle aus Kohlenstoff zuzuführen, um Siliciumcarbid zu erzeugen. Die Kohlenstoffquelle kann irgendein Kohlenwasserstoff sein, vorzugsweise aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie etwa Paraffine, Alkene, Alkyne mit niedrigem Molekulargewicht, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, und Aromate und andere Kohlenwasserstoffe, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, die kein Sauerstoff enthalten. Besonders zweckmäßige Beispiele enthalten Methan, Ethan, Propan, Butan, Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen bzw. Buten, Acetylen und Benzol.
• Das Substrat wird in dem Bereich unmittelbar benachbart zu der Waferausnehmung entfernt, welcher Bereich nicht mit Siliciumcarbid beschichtet worden ist. Dies kann durch maschinelle bzw. spanabhebende Bearbeitungstechniken, Sandstrahlen, Fräsen, Auflösen oder Verbrennen vorgenommen werden. Das japanische Kokai-Patent Nr. 62-124909, veröffentlicht am 6. Juni 1987, beschreibt verschiedene Verfahren zum Entfernen von Substratmaterial in dem Verfahren zur Herstellung von keramischen Reaktionsröhren, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden, in der das Substrat zunächst einer chemischen Dampfabscheidung mit Siliciumcarbid unterzogen wird, und das Substrat anschließend durch Verbrennung oder Ablösung mit einer zweckmäßigen Säure oder einem Lösungsmittel entfernt wird.
• Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung sind die beigefügten Zeichnungen vorgesehen, in welchen:
• Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Waferhalterung ist, die mittels des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und die eine massive Ausnehmung aufweist;
• Figur 2 ist eine querschnittliche Ansicht der Halterung, angelegt entlang 2-2;
• Figur 3 ist eine querschnittliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Halterung, die einen kreisförmigen Abschnitt aufweist, hergestellt durch eine Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung;
• Figur 4 ist eine querschnittliche Ansicht gemäß Figur 3, angeordnet innerhalb einer typischen RTP-Einheit;
• Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer noch anderen Ausführungsform der Halterung, die gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, die eine Ausnehmung mit einer Öffnung durch diese mit einem ausgeschnittenen Abschnitt aufweist, der den Ringraum bzw. Kreisring zeigt
• Figur 6 ist eine querschnittliche Ansicht des Substrats, das zu der Gestalt ausgeformt worden ist, die zur Ausbildung der Halterung nach Figur 5 verwendet wird; und
• Figur 7 ist eine querschnittliche Ansicht von einer der beiden Masken, die zur Ausbildung der Halterung nach Figur 5 verwendet wird.
• Nun bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 weist eine Halterung 1 für einen Wafer, bestehend aus CVD-Siliciumcarbid, eine obere ebene Oberfläche 2 und eine Seitenwand 3 auf, die jeweils eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 0,038 cm bis ungefähr 0,0635 cm (0,015 bis ungefähr 0,025 Inch) aufweist. Die ebene Oberfläche 2 weist eine massive bzw. größere Ausnehmung 4 auf, die eine Dicke hat, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die Dicke der Halterung 1 und weist eine innere Einfassung 6 und eine äußere Einfassung 7 bzw. Rand 7 auf.
• Die Figur 3 stellt eine andere Befestigungshalterung dar, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, in der die Halterung 10 eine obere ebene Oberfläche 12, eine Seitenwand 13 und einen hohlen kreisförmigen Abschnitt oder Ringraum 14 aufweist. Die ebene Oberfläche 12 weist eine innere Einfassung 15, eine äußere Einfassung bzw. Rand 16 und eine massive Ausnehmung 17 auf, die eine äußere Kante 19, die von der inneren Einfassung 15 der ebenen Oberfläche 12 durch die Dicke des CVD-SiC getrennt ist. Die Breite des hohlen Ringraumes 14, von der inneren Seitenwand 20 zu der Seitenwand 13, beträgt weniger als 50 % der Entfernung von der inneren Einfassung 15 zu der äußeren Einfassung 16 der ebenen Oberfläche 12, so daß der Ringraum 14 ausreichend von der äußeren Kante 19 der Ausnehmung 17 entfernt ist, um die notwendige schnelle Ansprechzeit für die thermischen Änderungen des Wafers und der Halterung 10 in den RTA- oder RTP-Systemen zu ermöglichen.
• Die Figur 4 stellt eine Halterung 1 dar, die innerhalb eines typischen RTP-Systems 21 angeordnet ist, die Quellen 22 und 24 als schwarze Körper aufweist, so daß die Seitenwand 34 zu den Seitenwänden des Systems 21 paßt. Es ist ersichtlich, daß die genaue Konstruktion der Halterung 1 von der Konfiguration des bestimmten ausgewählten RTP- oder RTA-Systems abhängen wird.
• Die Figur 5 stellt noch eine andere Ausführungsform dar, die gemäß dieser Erfindung hergestellt ist, in welcher die Halterung 30 eine ebene Oberfläche 32 aufweist, die eine innere Einfassung bzw. Rand 33 und eine äußere Einfassung bzw. Rand 34, eine vertikale Seitenwand 35, eine offene kreisförmige Ausnehmung 36 mit einer äußeren Kante 37 und einer oberen inneren Kante 38 und einer unteren inneren Kante 39, aufweist. Die Dicke der Seitenwand 40, die zwischen der inneren Kante 33 und der äußeren Kante 37 ausgebildet ist, und die Dicke der Seitenwand 41, die zwischen der inneren Kante 38 und der unteren inneren Kante 39 ausgebildet ist, ist äquivalent zu der Tiefe der CVD-Abscheidung aus Siliciumcarbid. Die ausgeschnittene Ansicht zeigt den Ringraum 42 mit der Siliciumcarbid beschichteten inneren vertikalen Wand 44 und der unteren Oberfläche 45 auf dem Graphitkern 46. Die Breite des Ringraums 42 von der beschichteten Seitenwand 35 zu der inneren Wand 44 beträgt näherungsweise 1/3 der Breite der ebenen bzw. planaren Oberfläche 32 von der inneren Einfassung 33 und der äußeren Einfassung 34, so daß der Ringraum 42 ausreichend weit von der Ausnehmung 36 entfernt ist, um das optimale thermische Ansprechen für Wafer auf der kreisförmigen Ausnehmung 36 zu ergeben.
• Die Waferhalterung, die einfach eine ebene Oberfläche mit einer Ausnehmung aufweist, die nicht gezeigt wird, weist die schnellste Ansprechszeit der Halterungen nach der vorliegenden Erfindung auf. Jedoch ist eine äußere Positionierungshalterung erforderlich, um eine Halterung in einer RTP zu montieren. Die in Figur 5 gezeigte Halterung 30 ist der Typ von Halterung, die eine sehr schnelle Ansprechzeit, wie auch die Stabilität und Steifigkeit aufweist, ohne eine externe Positionierungsbefestigung bzw. -halterung zu erfordern. Der Nachteil der Halterung 30 ist, daß die Kontrolle der Temperatur des zugänglichen unteren Abschnitts des Wafers, der in der kreisförmigen Ausnehmung 36 montiert ist, geringer ist, als in Halterungen, in denen die Ausnehmung massiv ist, wie bei der in Figur 3 gezeigten Halterung 10.
• Die Figuren 6 und 7 stellen die Gegenstände dar, die zur Herstellung der Halterung 30 verwendet werden. Eine Scheibe 50, die ein zweckmäßiges Substratmaterial 51 aufweist, z.B. Graphit, hat eine obere ebene Oberfläche 52, eine äußere Seitenwand 53 und eine untere ebene Oberfläche 54. Der erste Schritt des Verfahrens ist es, die Scheibe 50 zu der gewünschten Konfiguration der Halterung 30 durch maschinelle bzw. spanabhebende Bearbeitung der oberen ebenen Oberfläche 52 auszuformen, um die obere Ausnehmung 55 in dem Zentrum der Scheibe 50 gleichmäßig beabstandet zu seiner Peripherie auszubilden. Die obere Ausnehmung 55 wird maschinell bearbeitet, um die untere Ausnehmung 56 auszubilden. Der nächste Schritt ist es, die Scheibe 50 umzukippen bzw. umzudrehen, und die untere ebene Oberfläche 54 maschinell herzustellen bzw. spanabhebend herzustellen, um den unteren zylindrischen Raum 57 auszubilden, der die Seitenwand 58 und die untere Oberfläche 59 aufweist. Die Maske 60, die die Oberfläche mit größerem Durchmesser 61 und mit kleinerem Durchmesser 63, wie in Figur 7 gezeigt, aufweist, ist konstruiert bzw. bemessen, um die untere Oberfläche 59 während des CVD-Beschichtungsschrittes nach dem Verfahren nach dieser Erfindung abzudecken bzw. zu maskieren, während die Beschichtung der Seitenwand 58 ermöglicht wird. Es ist kritisch, daß die Oberfläche 61 mit größerem Durchmesser der Maske 60 eben ist, und im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist, wie der Durchmesser des zylindrischen Raumes 57, so daß die Oberfläche 61 mit größerem Durchmesser eine unmittelbare bzw. dichte Passung zu der Seitenwand 58 an der Verbindungsstelle bzw. Fuge 64 und mit der unteren Oberfläche 59 ausbildet. Die Abmessungen und die Oberfläche enden in der Oberfläche 63 mit kleineren Durchmessern, ausgenommen daß ihr Durchmesser bemerkenswert geringer ist, als der Durchmesser der Oberfläche 61 mit größerem Durchmesser. Eine andere nicht gezeigte Maske ist von ähnlicher Größe und Form wie die Maske 60, mit Ausnahme dessen, daß die Oberfläche dieser Maske mit größerem Durchmesser im wesentlichen der gleiche Durchmesser ist, wie der der unteren Ausnehmung 56, um so eine dichte Passung innerhalb der Wand 69 der unteren Ausnehmung 56 der Verbindungsstelle bzw. Fuge 71 und mit der unteren Oberfläche 70 auszubilden, um die untere Oberfläche 70 während der CVD- Beschichtung zu maskieren, während es den Seitenwänden 69 und 72 der Ausnehmungen 56 bzw. 55 ermöglicht wird, beschichtet zu werden.
• Um die notwendige CVD-Beschichtung zur Verfügung zu stellen, werden die Scheibe 50 und die nicht gezeigte Maske zusammen mit der Maske 60 wie oben ausgeführt in einem zweckmäßigen CVD-Reaktor angeordnet. Ein Beispiel eines derartigen Reaktors wird in der Eingangsnummer 933,007, angemeldet am 20. November 1986, nun die oben Bezug genommene US-A-4,861,533 (720-P-US03526) und entsprechend zur EP-A-0 268 230 beschrieben und dargestellt. Eine gleichmäßige Dicke aus Siliciumcarbid wird chemisch auf der unteren ebenen Oberfläche 52, der äußeren Seitenwand 53, der unteren ebenen Oberfläche 54, der Seitenwand 58, der kreisförmigen Oberfläche 65, und den Wänden 69 und 72, wie auch den freiliegenden Oberflächen der nicht gezeigten Maske und der Maske 60, d.h. die nicht gezeigten Oberflächen mit kleinerem Durchmesser und 63 der geneigten nicht gezeigten Seitenwand und der 62, bis zu einer Dicke chemisch dampfabgeschieden, die der gewünschten Dicke der Halterung 1 gleich ist. Das Substrat wird aus dem CVD-Reaktor entfernt und die Masken werden von der Ausnehmung 55 und dem zylindrischen Raum 57 weggenommen. Zumindest ein wesentlicher Abschnitt des von der inneren Oberfläche 70 und der äußeren Oberfläche 59 nicht beschichteten und zu der inneren Seitenwand 58 benachbarten Graphits werden durch maschinelle bzw. spanabhebende Bearbeitung entfernt. Zum Beispiel wird die mit SiC beschichtete Scheibe 50 vom Zentrum der inneren Oberfläche 70 bis zur Wand 69 durch eine vertikale Fräsmaschine ausgebohrt bzw. ausgefräst. Anschließend wird eine Diamantschleifscheibe verwendet, um die Oberfläche der Siliciumcarbidbeschichtung benachbart zu der Verbindungsstelle 69 glatt zu schleifen bzw. zu polieren. Die beschichtete Scheibe 50 wird dann umgekippt bzw. umgedreht, und das Graphit in der oben unbeschichteten Oberfläche 59 wird bis auf einen Bruchteil eines Inches der Siliciumbeschichtung auf der kreisförmigen Oberfläche 65 gefräst und der verbleibende Bruchteil eines Inches wird durch Sandstrahlen entfernt, um den in Figur 5 gezeigten Träger bzw. Halterung 30 zu ergeben. Der Graphitkern 46 enthält in diesem Stadium des Verfahrens eine beschichtete Seitenwand, eine beschichtete innere Oberfläche 45 und einen teilweisen beschichteten Bereich zwischen der beschichteten Seitenwand 53 und der zumindest teilweise beschichteten inneren Wand 45. Der Träger 30 wird anschließend in dem Reaktor angeordnet, um einen zusätzlichen Bruchteil eines Inches aus Siliciumcarbid über der freigelegten Graphitoberfläche der inneren Oberfläche 70 aufzutragen. Nach der zweiten CVD- Beschichtung ist die innere Wand 45 leicht abgetreppt bzw. abgeschrägt, infolge des kombinierten Effekts der zweiten Beschichtung und der niedrigeren Gasdiffusion auf der inneren Oberfläche dichter bei der Rückseite der oberen ebenen Oberfläche 52. Die Tatsache, daß die Beschichtung aus SiC auf der inneren Wand 45 wegen des Herstellungsverfahrens einwärts abgestuft bzw. abgeschrägt ist, ist für die letztendliche Funktion der Halterung 30 nicht kritisch.
• In der in Figur 5 gezeigten, gemäß der Erfindung hergestellten Ausführungsform 30 wird der Graphitkern durch Drehen bzw. Fräsen einer Reihe von Löchern in der inneren Wand 45 entfernt, und der Träger 30 wird dann in einem Ofen angeordnet und auf ungefähr 1.200 ºC erhitzt, um das in dem Graphitkern 46 zurückgebliebene Graphit auszubrennen. Wenn es als notwendig erachtet wird, kann die Halterung in den CVD-Reaktor zurückgebracht werden, um irgendwelche der Löcher zu überdecken.
• Das folgende Beispiel beschreibt das voranstehende Verfahren zur Herstellung der Halterungen mittels des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
• Drei aus SiC6-Graphit zusammengesetzte Bestandteile, geliefert durch Toyo Tanso Ltd., werden zu Formen hergestellt, die Figur 6 und zwei Masken in der Form von Figur 7 entsprechen. Die Bestandteile nach Figur 5 hatten näherungsweise 15,24 cm (6 Inch) Außendurchmesser und 1,27 cm (0,5 Inch) Dicke. Die Dicke der Seitenwand 58 des Raumes 56 war angenähert 0,635 cm (0,25 Inch), die Dicke der Wand 69 der Ausnehmung 68 und der Wand 72 der Ausnehmung 55 waren jeweils 0,064cm (0,025 Inch). Die drei Bestandteile aus SiC&sub6;-Graphit wurden vorausgehend bei 2.000 ºC mit Chlorgas in einem CVD-Reaktor gereinigt, der als Reinigungsbehältnis dient. Die drei Bestandteile wurden mit den zwei in Figur 7 dargestellten Masken in der Ausnehmung 68 und dem Raum 56 angeordnet, wie oben beschrieben ist. Die Anordnung wurde in einem CVD-Reaktor in Stellung gebracht und 0,064cm (0,025 Inch) SiC wurden auf ihren freiliegenden Oberflächen durch die Pyrolyse von Methyltrichlorsilan bei 1.250 bis 1.300 ºC abgeschieden.
• Nachfolgend zu dem CVD-Abscheidungsschritt wurde die obere (nicht gezeigte) Maske entfernt, indem an einem einzigen Punkt ein Diamantschnitt an der Verbindungsstelle bzw. Fuge 71 gemacht wurde. Die untere Maske 60 wurde leicht entfernt, da dort im wesentlichen keine Beschichtung an der Verbindungsstelle 64 zwischen der Seitenwand 58 und der inneren Oberfläche 59 wegen der Diffusionsgrenzen während des Abscheidungsprozesses war. Ein Loch wurde durch den zentralen Bereich der Scheibe 50 mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der Durchmesser der Ausnehmung 56 maschinell hergestellt. Die beschichtete Scheibe 50 wurde umgekippt bzw. gewendet und das unbeschichtete Graphit wurde auf innerhalb 1/16 Inch von dem SiC auf der Rückseite der oberen ebenen Oberfläche 52 und der kreisförmigen Oberfläche 65 maschinell bearbeitet. Das verbleibende Graphit wurde durch Sandstrahlen rückseitig der Scheibe 40 entfernt, was eine Halterung mit Seitenwand, oberer ebener Oberfläche und Ausnehmung zurückließ, die im wesentlichen ein Siliciumcarbid von 0,064 cm (0,025 Inch) mit einem zentralen offenen Bereich und mit einem Bereich mit Restgraphit, das nicht entfernt worden ist, umfaßt, das den Kreisring 46 ausbildet. Diese Konstruktion wurde dann in den CVD-Reaktor zurückgebracht und die freiliegende Graphitoberfläche der inneren Seitenwand des Kreisringes 46 wurde mit zusätzlichen 0,0178 cm (0,007 Inch) aus SiC beschichtet. Die sich ergebende Halterung 30, die in Figur 5 dargestellt ist, wurde aus dem Reaktor entnommen.
• Es ist berechnet worden, daß die Halterung 30 eine Wärmekapazität von nur ungefähr 41,868 NmºC (10 KalorienºC) aufweist. Dies ist eine über eine Größenordnung geringere Wärmekapazität, als bei einer Halterung, die durch CVD- Beschichtung des Graphitsubstrats mit Siliciumcarbid hergestellt worden ist, deren Wärmekapazität zu ungefähr 473,11 NmºC (113 Kalorien/ºC) berechnet worden ist. Deshalb wird die Aufwärmrate des Trägers nach der vorliegenden Erfindung in einem gleichmäßigen Wärmefluß über 10 mal gleich dem von CVD-beschichteten Graphitträger nach dem Stand der Technik sein.
Beispiel 2
• Ein Aluminiumsubstrat wird in der Form einer Scheibe im wesentlichen in der Form nach Figur 1 mit einer Ausnehmung in seiner oberen ebenen Oberfläche und einer Dicke hergestellt, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die gewünschte Dicke der Seitenwand des Waferträgers. Das Aluminium wird auf sämtlichen Oberflächen mit einer Schlämme aus Graphitpulver in Wasser beschichtet, und das Pulver wird getrocknet. Das Substrat wird auf einer flachen bzw. ebenen, kreisförmigen Graphitplatte angeordnet, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist als die Scheibe, welche dazu dient, um die Rückseite des Trägers vor der Abscheidung von SiC zu maskieren. Das Substrat auf der Platte wird dann in einen CVD-Reaktor gebracht und wird mit einer gleichmäßigen Beschichtung aus SiC beschichtet, die eine Dicke von ungefähr 50,8 (20) tausendstel eines cm (eines Inches) hat. Nach der Abscheidung wird ein Diamantschnitt an einem einzigen Puiikt an der Verbindungsstelle des Substrats mit der Graphitplatte vorgenommen, um das Substrat von der Platte zu entfernen. Das Substrat aus Aluminium, beschichtet mit Graphitpulver, weist einen höheren Koeffizienten der thermischen Ausdehnung auf als Siliciumcarbid und muß von der Beschichtung durch Kühlen, von der Abscheidungstemperatur weggeschrumpft werden. Die Beschichtung aus Graphitpulver wird dabei behilflich sein, die Haftung der SiC-Beschichtung an dem Substrat zu verhindern, und das Substrat kann leicht von dem Siliciumcarbidteil entfernt werden. Die untere Kante, an der der Schnitt an einem einzigen Punkt vorgenommen wird, wird mit einem Diamantschleifschritt eingeebnet und etwas an der unteren Oberfläche sandgestrahlt. Dies wird Graphitpulver entfernen und beseitigen. Sollte ein offener Ausnehmungsbereich wie in Figur 5 vorgesehen werden, um die thermische Masse in der Umgebung des Wafers weiter zu verringern, kann die Öffnung zu dem letztendlichen Teil mit Diamant maschinell bearbeitet oder geschliffen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Waferhalterung (1) mit geringer thermischer Masse, die eine ebene Oberfläche (2; 17) aufweist, die eine Ausnehmung (4; 17) für einen Wafer enthält, und im wesentlichen aus Siliciumcarbid besteht, welches aufweist:

(a) ein Substrat wird geformt, um eine gewünschte Konfiguration für die Befestigung (1) zur Verfügung zu stellen, die die ebene Oberfläche (2; 12; 52) enthält, die die Ausnehmung (4; 17; 56) beinhaltet;

(b) Mittel (60) zum Maskieren bzw. Abdecken irgendeines Bereichs (59) dem Substrats, in dem kein Siliciumcarbid erwünscht ist, werden installiert bzw. aufgestellt;

(c) eine im wesentlichen ebene äußere widerstandsfähige Beschichtung aus Siliciumcarbid wird durch chemische Dampfabscheidung vorgesehen;

(d) das Mittel (60) zum Maskieren wird entfernt; und

(e) zumindest der Abschnitt bzw. Teil des Substrats in der unmittelbaren Umgebung der Ausnehmung (4; 17; 56) wird entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem irgendein Abschnitt des Substrats, der nach Schritt (d) verbleibt, mit Siliciumcarbid durch chemische Dampfabscheidung beschichtet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in dem das Substrat Graphit ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem das Substrat Aluminium ist, welches eine äußere Lage aus Material enthält, welches die Adhäsion von Siliciumcarbid an dem Substrat verhindert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Material Graphitpulver ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem das Substrat Aluminium ist und das Aluminium mit einer wässrigen Aufschlämmung von Graphitpulver beschichtet und nachfolgend getrocknet wird.