DE69404397T2

DE69404397T2 - Verbesserte Suszeptor Ausführung

Info

Publication number: DE69404397T2
Application number: DE1994604397
Authority: DE
Inventors: Israel Beinglass
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: EP0634785A1; DE69404397D1; EP0634785B1; JPH0778863A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Abscheiden von polykristallinem Silicium auf Siliciumsubstraten. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Einzelsubstrat-Behandlungskammer zum Abscheiden einer eine verbesserte Gleichförmigkeit aufweisenden polykristallinem Siliciumschicht auf Halbleitersubstraten sowie ein Verfahren dafür.
Auf Siliciumsubstraten, wie Siliciumwafern, hat man dotierte oder undotierte Siliciumschichten unter Verwendung eines chemischen Dampfabscheidungsprozesses (CVD) bei niedrigem Druck abgeschieden. Zum Abscheiden eines Siliciumfilms auf der Oberfläche des Substrats wird ein Reaktionsgasgemisch mit einer Siliciumquelle, wie Silan, Disilan, Siliciumtetrachlorid und dergleichen, sowie fakultativ mit einem Dotiergas, wie Phosphin, Arsin, Diboran und dergleichen, und fakultativ mit einem Trägergas (wie Wasserstoff, Argon, Stickstoff oder Helium) erhitzt und über ein Siliciumsubstrat geführt. Die genaue Kristalistruktur des abgeschiedenen Siliciums hängt von der Abscheidungstemperatur ab. Bei niedrigen Reaktionstemperaturen ist das abgeschiedene Silicium meist amorph. Wenn höhere Abscheidungstemperaturen verwendet werden, wird ein Gemisch aus amorphem Silicium und polykristallinem Silicium oder polykristallines Silicium allein abgeschieden.
Die Verfahren nach dem Stand der Technik verwenden für diesen Prozeß vergleichsweise niedrige Drucke von etwa 26,7 bis 53,3 Pa (200 bis 400 mTorr). Es können Filme guter Qualität ausgebildet werden, man erhält jedoch sehr niedrige Abscheidungsraten von etwa 100 Angström/min für undotiertes, und etwa Angström/min für dotiertes polykristallines Silicium. Diese niedrige Abscheidungsrate kann durch Behandeln einer Vielzahl von Wafern, beispielsweise bis zu 100, gleichzeitig in einer im Chargenbetrieb arbeitenden Behandlungskammer überwunden werden.
Die gegenwärtige Dünnfilmausrüstung für die Halbleiterindustrie hat sich jedoch zur Einzelsubstratbehandlung hin bewegt, da die Behandlungskammern kleiner gemacht werden können und der Prozeß besser gesteuert werden kann. Man hat außerdem moderne Halbleiter-Vakuumbehandlungssysteme entwickelt, um mehr als einen Behandlungsschritt an einem Substrat auszuführen, ohne das Substrat aus einer Vakuumumgebung zu entfernen. Die Verwendung solcher Vakuumsysteme ergibt eine verringerte Anzahl von Teilchen, welche die Oberfläche des Wafers während der Behandlung verunreinigen, wodurch die Vorrichtungsausbeute verbessert wird. Zu solchen Vakuumsystemen gehört eine zentrale robotische Überführungskammer, die mit verschiedenen Behandlungskammern verbunden ist, beispielsweise das Behandlungssystem von Applied Materials Baureihe 5000 und beschrieben im US-Patent 4,951,601 von Maydan et al..
Dadurch kommt die CVD-Vorrichtung für Einzelsubstratbehandlung zum Abscheiden von polykristallinem Silicium auf Halbleitersubstraten in kommerziellen Gebrauch. Eine CVD-Kammer für einen solchen Zweck wurde zuvor beschrieben und wird unter Benzugnahme auf Fig. 1 erläutert.
Gemäß Fig. 1 hat ein Einzelsubstratreaktor 31 eine obere Wand 32, Seitenwände 33 und eine untere Wand 34, die den Reaktor 13 begrenzen, in welchen ein Einzelsubstrat 35, wie ein Siliciumwafer, geladen werden kann. Das Substrat 35 wird auf einem Sockel oder Suszeptor 36 angeordnet, der durch einen Motor 37 gedreht wird, um eine zeitlich gemittelte Umgebung für das Substrat 35 zu bilden, die zylindersymmetrisch ist. In der Kammer 30 ist ein Vorheizring 40 gehalten, der den Wafer 35 umgibt. Der Wafer 35 und der Vorheizring 40 werden durch Licht aus einer Vielzahl von Lampen 38 und 39 hoher Intensität erhitzt, die außerhalb des Reaktors 31 angeordnet sind. Die obere Wand 32 und die untere Wand 34 der Kammer 30 sind im wesentlichen für Licht transparent, so daß das Licht von den externen Lampen 38 und 39 in den Reaktor 31 eintreten und den Suszeptor 36, das Substrat 35 und den Vorheizring 40 erhitzen kann. Ein zweckmäßiges Material für die obere Wand 32 und die untere Wand 34 ist Quarz, da es für Licht mit sichtbarer und Infrarotfrequenz transparent ist. Es ist ein relativ hochfestes Material, das eine große Durckdifferenz über diesen Wänden aushalten kann. Es ist auch deshalb günstig, weil es eine niedrige Ausgasrate hat.
Während des Abscheidens strömt ein Reaktionsteilnehmergasstrom von einer Gaseinlaßöffnung 310 quer über den Vorheizring 40, wo die Gase erhitzt werden, quer über die Oberfläche des Substrats 35 in Richtung der Pfeile 41, um Siliciumfilme darauf abzuscheiden, und in eine Auslaßöffnung 311. Die Gaseinlaßöffnung 310 ist mit einem Gasverteiler (nicht gezeigt) verbunden, der dafür sorgt, daß ein Gas oder ein Gemisch aus Gasen in den Reaktor 31 über eine Vielzahl von Rohren in diese Öffnung eintritt. Die Stellen der Einlaßenden dieser Rohre, die Gaskonzentrationen und/oder der Durchsatz durch jedes dieser Rohre werden so gewählt, daß Reaktionsteilnehmergasströme und Konzentrationsprofile erzeugt werden, welche die Behandlungsgleichförmigkeit optimieren. Obwohl die Drehung des Substrats und die thermischen Gradienten, die durch die Wärme von den Lampen 38 und 39 verursacht werden, das Strömungsprofil der Gase in dem Reaktor 31 beträchtlich beeinflussen können, ist die vorherrschende Form des Strömungsprofils eine laminare Strömung von der Gaseinlaßöffnung 310 und quer über den Vorheizring 40 und das Substrat 35 zur Auslaßöffnung 311.
Bei einem typischen Prozeß zur Erzeugung einer nicht-dotierten Siliciumschicht auf einem Siliciumwafer wird ein Druck zwischen 133 Pa bis 26,7 KPa (1 bis 200 Torr) in der Kammer dadurch aufrechterhalten, daß Wasserstoff mit etwa 4 bis 10 1/min in die Kammer eingeführt und etwa 200 bis 500 cm³ Silan bei einer Temperatur des Substrats von etwa 560 bis 750ºC zugegeben werden, was durch ein geeignetes Pyrometer festgestellt wird. Unter diesen Umständen kann ein polykristallines Silicium mit einer Rate von etwa 2000 Angström/min abgeschieden werden. Die bei dem oberen Verfahren verwendeten höheren Drucke verbessern die Abscheidungsrate von dotiertem oder undotiertem pllykristallinem Silicium.
Ein Nachteil bei dem obigen Behandlungsreaktor besteht darin, daß sich eine unerwünschte Abscheidung von Silicium auf der Rückseite sowohl des Wafers als auch des Suszeptors herausgestellt hat. Die Abscheidung auf der Rückseite des Wafers ist vom Gesichtspunkt der Qualitätskontrolle nicht akzeptabel, während die Abscheidung auf der Rückseite des Suszeptors, wie nachstehend beschrieben wird, die erforderlichen Wafertemperaturmessungen nachteilig beeinflussen kann.
Die EP-A-0467624 offenbart einen CVD-Reaktor, bei welchem ein inertes thermisches Gas, wie Argon, auf die Rückseite des in Behandlung befindlichen Wafers während der Abscheidung von Wolfram oder anderer Metalle und Siliciden geführt wird, um eine Materialabscheidung auf der Rückseite des in Behandlung befindlichen Wafers zu vermeiden. In jeder Behandlungsstation ist über einer Platte ein Gasdispersionskopf angeordnet. Die Platte hat eine kreisförmige Vertiefung für die Aufnahme eines Wafers und eine ringförmige Nut, die im Boden der Vertiefung in der Nähe ihrer Wand vorgesehen ist. In die Nut wird erhitztes und unter Druck gesetztes Rückseitengas eingeführt, so daß der Wafer in einer Position über dem Boden der Vertiefung, jedoch noch in ihr, gehalten ist. Auf diese Weise belüftet das Rückseitengas von unten den Rand des Wafers auf der Platte und verhindert, daß Behandlungsgase die Waferrückseite kontaktieren.
Die US-A-4817558 offenbart eine Dünnfilm-Abscheidungsvorrichtung mit einer Reaktionskammer, die ein Substratträgerelement für die Aufnahme eines Substrats enthält, auf dem ein Dünnfilm abgeschieden werden soll. Die ganze Oberfläche des Substratträgerelements mit Ausnahme einer Substratträgerfläche, auf der das Substrat anzuordnen ist, wird von einem Abdeckelement abgedeckt. Die Oberflächentemperatur der Abdeckung wird niedriger als die des Substrats gehalten, so daß verhindert wird, daß ein unerwünschter Film auf der Oberfläche des Abdeckelements abgeschieden wird.
Die Nut liegt im allgemeinen jenseits des Umfangs des Substrats.
Der Suszeptor kann weiterhin eine an seinem Durchmesser ausgebildete Abstufung aufweisen. Die Abstufung paßt mit einer komplementären Abstufung an einem den Suszeptor umschließenden Vorheizring zusammen, der in der Kammer angeordnet ist und dessen Funktion darin besteht, zu verhindern, daß Substratbehandlungsgas die Rückseite des Suszeptors erreicht.
Es folgt eine Beschreibung einiger spezieller Ausführungsformen der Erfindung, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen
Fig. 1 eine teilweise schematische Schnittansicht einer Einzelsubstrat-Abscheidungskammer nach dem Stand der Technik ist.
Dementsprechend möchte man eine Substratbehandlungsvorrichtung bereitstellen, die das Abscheiden auf der Rückseite des Wafers ausschließt oder auf ein Minimum reduziert, während die oben erläuterten Komplikationen des Standes der Technik vermieden werden.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur chemischen Behandlung eines Substrats bereit, das ein Gehäuse mit einer Substratbehandlungskammer, eine Gaseinlaßöffnung zum Einblasen von chemischem Behandlungsgas in die Kammer, eine Gasauslaßöffnung zum Abführen von Gasen aus der Kammer und einen Suszeptorhalter für ein zu behandelndes Substrat aufweist, der eine Substrattragfläche und eine der Tragfläche gegenüberliegende rückseitige Fläche aufweist, wobei in der Substrattragfläche eine Tasche für die Aufnahme des Substrats vorgesehen ist, die Tasche einen Boden und insgesamt hochstehende Seiten aufweist und für die Aufnahme des Substrats bemessen ist, und der Boden der Tasche eine umschreibende Nut hat, die so bemessen ist, daß sie, wenn das Substrat in der Tasche aufgenommen ist, am Umfang des Substrats liegt. Dabei ist angrenzend an den Suszeptorhalter und ihn umgebend ein Vorerhitzungsring vorgesehen, wobei der Suszeptorhalter zwischen der Tragfläche und der rückseitigen Fläche einen Fortsatz und der Vorerhitzungsring einen Fortsatz hat, der mit dem Suszeptorhalterfortsatz so zusammenpaßt, daß eine Sperre gebildet wird, die verhindert, daß Prozeßgas die rückseitige Fläche des Suszeptors erreicht, und die Nut im Boden der Tasche ein Behältnis für abgeschiedenes Material bildet, um die Menge des Materials zu verringern, das auf der Rückseite des Substrats abgeschieden wird.
Die Erfindung stellt auch einen Suszeptor zur Verwendung in einer Substratbehandlungsvorrichtung mit einer Substratbehandlungskammer zur Aufnahme des Suszeptors bereit, wobei der Suszeptor eine vordere Substrataufnahmefläche und eine hintere Fläche, eine Substrataufnahmetasche, die in der vorderen Fläche ausgebildet ist, und einen Boden und insgesamt hochstehende Seiten hat, die für die Aufnahme eines Substrats darin bemessen sind, und eine Nut um den Umfang aufweist, die im Boden der Tasche ausgebildet und so bemessen ist, daß sie, wenn das Substrat in der Tasche aufgenommen ist, auf dem Umfang des Substrats liegt. Dabei ist angrenzend an den Suszeptorhalter und ihn umschließend ein Vorerhitzungsring vorgesehen, wobei der Suszeptorhalter einen Fortsatz zwischen der Tragfläche und der rückseitigen Fläche hat, der Vorerhitzungsring einen Fortsatz hat, der mit dem Suszeptorhalterfortsatz so zusammenpaßt, daß eine Sperre gebildet wird, so daß sich kein Behandlungsgas auf der Rückseite des Suszeptors abscheiden kann.
Fig. 2 ist eine teilweise schematische Schnittansicht einer Einzelsubstrat-Abscheidungskammer, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Ausführung einer Reaktionsteilnehmergassperre der Erfindung,
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Suszeptors, der eine weitere Ausführung dieser Erfindung veranschaulicht, und
Fig. 5 ist eine Schnittansicht durch den Rand eines Suszeptors, die eine weitere Ausführung dieser Erfindung darstellt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des verbesserten Suszeptors der Erfindung dargestellt. Diese Ausführung veranschaulicht Merkmale, die die Menge der Abscheidung auf der Rückseite des Suszeptors verringern, und zeigt einen Einzelsubstratreaktor 131 mit einer oberen Wand 132, Seitenwänden 133 und einer unteren Wand 134. Die obere Wand 132 und die untere Wand 134 sind aus Quarz gefertigt. Außerhalb des Reaktors 131 ist eine Vielzahl von Lampen 138 und 139 hoher Intensität angeordnet, die den Vorerhitzungsring 140, einen Suszeptor 136 und ein Substrat 135 erhitzen, auf welchem ein polykristalliner Siliciumfilm abgeschieden werden soll. Der Suszeptor 136 ist eine flache Platte mit einer oberen Fläche 146 und einer rückseitigen Fläche 145. Den Suszeptor 136 trägt ein Suszeptorhalter 148. Eine Reaktionsteilnehmergas-Einlaßöffnung 111 und eine Auslaßöffnung 112, die in gegenüberliegenden Seitenwänden 133 angeordnet sind, gewährleisten einen laminaren Gasstrom über den Vorerhitzungsring 140 und das Substrat 135.
Wie im einzelnen in Fig. 3 näher gezeigt ist, hat der Suszeptor eine Abstufung 142, die an seinem Umfang ausgebildet ist. Die Abstufung kann entweder im Körper des Suszeptors 36 ausgebildet sein oder wird von einem an dem Suszeptor angebrachten Fortsatz gebildet. Der Vorerhitzungsring 140 hat eine komplementäre Abstufung 144, die mit der Abstufung des Suszeptors zusammenpaßt.
Diese Ausgestaltung bildet einen gewundenen Weg, längs dessen das Prozeßgas strömen muß, ehe es die rückseitige Fläche des Suszeptors 136 erreicht. Dieser gewundene Weg erhöht sowohl die Entfernung, über die sich das Gas bewegen muß, ehe es die Rückseite des Suszeptors erreicht, und verursacht auch eine Turbulenz in dem längs des Wegs strömenden Gas. Als Folge ergibt sich eine Abscheidung an beiden Hälften der Überlappungsformation, die von den komplementären Abstufungen in dem Suszeptor bzw. Vorerhitzungsring 140 gebildet wird. Dies reduziert die Menge des Gases, das zwischen dem Suszeptor und dem Vorerhitzungsring hindurchgehen kann und verringert, wie sich zeigt, die Größe der Abscheidung auf der Rückseite 145 des Suszeptors.
Man nimmt an, daß Abscheidungen von dotiertem oder undotiertem Silicium oder anderen Feststoffmaterialien auf der Rückseite des Suszeptors Temperaturänderungen quer über dem Suszeptor 136 verursachen. Diese Temperaturänderungen führen ihrerseits zu Veränderungen in der Filmdicke und den Eigenschaften der polykristallinen Siliciumfilme von Wafer zu Wafer.
Außerdem verursacht ein Materialaufbau auf der Rückseite 145 des Suszeptors 136 auch ungenaue Temperaturablesungen des Substrats 135 während der Abscheidung, wodurch auch die Art der Abscheidung und die Abscheidungsrate des sich abscheidenden Films beeinflußt werden. Die Temperatur des Suszeptors 136 wird mittels eines Pyrometers 150 bestimmt, das auf der Außenseite der Kammer 131 und über den Lampen 139 angeordnet ist. Das Pyrometer 150 ist für die Emissionsstärke der rückseitigen Fläche 145 des Suszeptors 136 empfindlich. Wenn sich die Emissionsstärke der rückseitigen Fläche. 145 des Suszeptors 136 aufgrund der Abscheidung von verschiedenen Materialien auf ihr ändert, erhält das Pyrometer 150 ein sich änderndes Signal und ergibt so eine fehlerhafte Temperaturablesung. Deshalb muß die Emissionsstärke der rückseitige Fläche 145 des Suszeptors 136 so konstant wie möglich gehalten werden.
Da sich der Aufbau des Materials auf der rückseitigen Fläche 145 während der sequentiellen Substratbehandlung fortsetzt, ergibt sich auch noch eine Änderung von Wafer zu Wafer bei den abgeschiedenen Filmen, die im Idealfilm so gering wie möglich gehalten werden sollte.
Dadurch, daß verhindert wird, daß Reaktionsteilnehmergase die Rückseite des Suszeptors erreichen, wird die Abscheidung auf ihm reduziert. Dadurch werden Temperaturänderungen quer über dem Substrat und auf dem Suszeptor reduziert, und die Temperaturablesungen des Substrats während der Abscheidung sind genauer als bei den Abscheidungskammern nach dem Stand der Technik.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung dieser Erfindung. In dieser Figur ist der Suszeptor 236 mit einer Abstufung 242 dargestellt, die ähnlich der Abstufung 142 in Fig. 2 und 3 ist. Der Vorerhitzungsring 240 hat in gleicher Weise eine komplementäre Ausbildung 244, die die Abstufung 242 des Suszeptors 236 überlappt. Diese Ausbildung 244 ist ähnlich der Ausbildung 144 bei den vorherigen beiden Figuren.
Zusätzlich zu diesem Merkmal hat der Suszeptor 236 weiterhin eine versenkte Waferaufnahmetasche 250. In dem Boden der Tasche sind drei kreisförmige Löcher 252 gezeigt. Diese Löcher 252 erstrecken sich durch den Körper des Suszeptors 236 und wirken als Führungen für Waferhubfinger (nicht gezeigt), die während der Überführung des Wafers zu dem Suszeptor oder von ihm weg, sich relativ zum Suszeptor bewegen, um den Wafer aus der Tasche 250 anzuheben und von der oberen Fläche 243 des Suszeptors freizugeben.
Die Tasche 250 ist gewöhnlich bis zu einem Niveau von 1,02 mm (0,04 Zoll) unter der oberen Fläche 243 des Suszeptors 236 ausgebildet. Diese Tiefe ist jedoch variabel und wird durch die Dicke des Halbleiterwafers bestimmt, der in der Tasche gehalten wird. Im Idealfall sollte die Oberseite des Halbleiterwafers auf einer Höhe der oberen Fläche 243 des Suszeptors 236 sein.
In dieser Figur ist auch eine ringförmige Nut 254 gezeigt, die um den Umfang der Waferaufnahmetasche 250 herum ausgebildet ist. Die Nut 254 ist etwa 2,03 mm (0,08 Zoll) breit und hat eine Bodenfläche, die sich 4,45 mm (0,175 Zoll) unter dem Niveau der Tasche 250 befindet. Die Nut 254 ist so bemessen, daß, wenn ein Wafer in der Tasche 250 gehalten wird, die Nut den äußeren Rand des Wafers kreisförmig umschließt, d.h. der Durchmesser des Wafers ist kleiner als der Durchmesser der Innenwand 258 der Nut 254.
Es hat sich gezeigt, daß bei den Suszeptoren nach dem Stand der Technik, von denen keiner eine ringförmige Nut hat, eine bestimmte Mange von Behandlungsgas unter dem Halbleiterwafer einsickert, der auf einem solchen Suszeptor gehalten ist, und das Abscheiden auf der Rückseite des Wafers verursacht. Diese Abscheidung kann so stark sein, daß es sich zur Mitte des Wafers hin bis zu 25,4 mm (1 Zoll) vom Außenumfang des Wafers aus erstreckt. Aufgrund von nachfolgenden Behandlungsschritten ist diese rückseitige Abscheidung für bestimmte Anwendungszwecke vom Gesichtspunkt der Qualitätskontrolle nicht akzeptabel.
Die versenkte Tasche 250, und insbesondere die Nut 254 des Suszeptors 236, wie sie in dieser Figur dargestellt sind, überwinden dieses Problem.
Zunächst befindet sich, wenn der Wafer in der Tasche 250 angeordnet ist, seine obere Fläche insgesamt auf der gleichen Höhe wie die obere Fläche 243 des Suszeptors 236. Als Folge wird bis zu einem bestimmten Ausmaß verhindert, daß quer über die obere Fläche des Wafers strömende Reaktionsteilnehmergase unter den Wafer über die äußere Wand 256 der Nut 254 einsikkern.
Wenn sich das Reaktionsteilnehmergas in den Raum zwischen den Außenrand des Wafers und die äußere Wand 256 bewegt, bewegt sich weiterhin - und was von größerer Bedeutung ist - dieses Gas nach unten in den Boden der Nut und dann nach oben längs ihrer Innenwand 258, ehe es sich unter den Wafer bewegt, der auf der Tasche 250 ruht.
Dieser Effekt könnte das Ergebnis einer Anzahl von Faktoren sein. Die Reaktionsteilnehmergase haben eine laminare Strömung beim Eintritt in die Kammer, wenn diese Gase jedoch in die Nut strömen, wird ein bestimmtes Ausmaß an Turbulenz in dem Gas erzeugt. Als Folge hat das Gas die erforderliche Richtungsströmung, um unter den Wafer einzusickern. Bei den typischen Temperaturen, bei denen die Waferbehandlungsreaktoren arbeiten, reagieren weiterhin die Rekationsteilnehmergase nur, wenn sie in Kontakt mit der erhitzten Oberfläche kommen. Als Folge der obengezeigten Ausgestaltung ist die Weglänge (d.h. der erhitzte Oberflächenbereich), mit der das Gas in Kontakt kommt, bevor es den Wafer erreicht, wesentlich vergrößert.
Die Wirkung dieser beiden Faktoren und anderer Faktoren besteht darin, daß die Abscheidung des Reaktionsteilnehmerprodukts größtenteils längs der Innenwände der Nut erfolgt und nicht auf der Rückseite des Wafers. Es hat sich herausgestellt, daß dies derart erfolgreich ist, daß die Abscheidungsmenge auf der Waferrückseite von etwa 25,4 mm (1 Zoll) bis etwa im Bereich von 2-3 mm verringert wurde.
In Fig. 5 ist noch eine andere Verbesserung an dem Suszeptor gezeigt. In dieser Figur sind die Bauelemente, die denen in den vorherigen Figuren entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. So ist beispielsweise der Suszeptor 236 (Fig. 4) in dieser Figur mit dem Bezugszeichen 336 versehen. Da die verschiedenen Elemente in dieser Figur, die der von Fig. 4 entsprechen, bereits beschrieben worden sind, ist eine weitere Beschreibung dieser Elemente nicht erforderlich. Was diese Figur jedoch zeigt, ist ein Wafer 335 (mit gestrichelten Linien gezeigt), der in der Tasche 350 angeordnet ist. Dieser Wafer 335 ist lediglich dargestellt, um in etwa zu veranschaulichen, wie er in der Tasche 350 aufgenommen ist.
Zusätzlich hat der in dieser Figur gezeigte Suszeptor 336 anstelle einer gleichförmigen, nicht unterbrochenen Unterseite 346 eine kreisförmige Tasche 360, die in ihr von unten ausgebildet ist. Diese Tasche 360 hat zur Wirkung, daß die thermische Masse des gesamten Suszeptors 336 reduziert ist. Als Folge ist die von dem Suszeptor 336 gehaltene Wärmemenge kleiner als sie es wäre, wenn die Tasche 360 nicht in der Unterseite 346 ausgebildet wäre.
Dies ist bei bestimmten Behandlungsvorgängen besonders vorteilhaft, bei denen die Temperatur sehr schnell erhöht und abgesenkt wird, und sich der Suszeptor schnell erwärmen oder abkühlen muß. Eine Verringerung der thermischen Masse des Suszeptors, wie sie bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist, macht diese Erhöhung und Verringerung der Temperaturen leichter.
Die Behandlungskammer der Erfindung und die beschriebenen Verbesserungen an dem Suszeptor können für sich eingesetzt werden oder vorzugsweise einen Teil eines Mehrfachkammer-Vakuumbehandlungssystems bilden, wie es oben beschrieben ist. In diesem Fall hat die Behandlungskammer der Erfindung eine Öffnung in einer Seitenwand zum Übeführen von Substraten in die Kammer aus einer zentralen überführungskammer und aus ihr heraus.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Sperre für den Strom von Reaktionsteilnehmergasen zur Rückseite des Suszeptors vorgesehen wird. Dies verhindert Abscheidungen auf der Rückseite des Suszeptors und daraus resultierende Temperaturmeßungenauigkeiten. Dementsprechend werden Änderungen der Filmdicke von Wafer zu Wafer unterbunden oder auf ein Minimum reduziert.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß Behandlungsgase daran gehindert werden, unter den Wafer einzusickern. Dies reduziert das Auftreten einer Abscheidung auf der Waferrückseite wesentlich und verbessert dadurch die Qualität des Wafers.

Claims

1. Vorrichtung zum chemischen Behandeln eines Substrats mit a) einem Gehäuse, das eine Substratbehandlungskammer (131) aufweist,

b) einer Gaseinlaßöffnung (111) zum Einblasen von chemischem Behandlungsgas in die Kammer (131),

c) einer Gasauslaßöffnung (112) zum Abführen von Gasen aus der Kammer (131) und

d) einem Suszeptorhalter (136) für ein zu behandelndes Substrat (135), der eine Substrattragfläche (146) und eine der Tragfläche gegenüberliegende rückseitige Fläche (145) aufweist, wobei in der Substrattragfläche (146) eine Tasche (250) für die Aufnahme des Substrats (135) vorgesehen ist, die Tasche (250) einen Boden und insgesamt hochstehende Seiten aufweist und für die Aufnahme des Substrats (135) bemessen ist, und der Boden der Tasche eine umbeschreibende Nut (254) hat, die so bemessen ist, daß, wenn das Substrat (135) in der Tasche (250) aufgenommen ist, die Nut (254) am Umfang des Substrats (135) liegt, dadurch gekennzeichnet,

e) daß angrenzend an den Suszeptorhalter und ihn umgebend ein Vorerhitzungsring (140) vorgesehen ist, wobei der Suszeptorhalter (136) zwischen der Tragfläche (146) und der rückseitigen Fläche (145) einen Fortsatz (142) und der Vorerhitzungsring (140) einen Fortsatz (144) hat, der mit dem Suszeptorhalterfortsatz (142) so zusammengepaßt ist, daß eine Sperre gebildet wird, um zu verhindern, daß Prozeßgas die rückseitige Fläche des Suszeptors (145) erreicht, und die Nut (254) im Boden der Tasche (250) ein Behältnis für abgeschiedenes Material bereitstellt, um die Menge des Materials zu verringern, das auf der Rückseite des Substrats (135) abgeschieden wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von äußeren Heizlampen (138,139) den Vorerhitzungsring (140) und den Suszeptorhalter (136) erhitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinlaßöffnung (111) eine laminare Strömung des Behandlungsgases nacheinander über den Vorerhitzungsring (140) und die Suszeptortragfläche (146) erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Suszeptorhalter (136) einen Hohlraum (360) hat, der in seiner Unterseite ausgebildet ist, um die thermische Masse des Suszeptors zu verringern.

5. Suszeptor zur Verwendung in einer Substratbehandlungsvorrichtung mit einer Substratbehandlungskammer (131) zur Aufnahme des Suszeptors, wobei der Suszeptor

a) eine vordere Substrataufnahmefläche (146) und eine hintere Fläche (145),

b) eine Substrataufnahmetasche (250), die in der vorderen Fläche (146) ausgebildet ist und einen Boden und insgesamt hochstehende Seiten hat, die für die Aufnahme eines Substrats (135) darin bemessen sind, und

c) eine Nut (254) um den Umfang aufweist, die im Boden der Tasche (250) ausgebildet und so bemessen ist, daß, wenn das Substrat (135) in der Tasche (250) aufgenommen ist, die Nut (254) auf dem Umfang des Substrats liegt, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an den Suszeptorhalter und ihn umschließend ein Vorerhitzungsring (140) vorgesehen ist,

- wobei der Suszeptorhalter (136) einen Fortsatz (142) zwischen der Tragfläche (146) und der rückseitigen Fläche (145) hat, und

- der Vorerhitzungsring (140) einen Fortsatz (144) hat, der mit dem Suszeptorhalterfortsatz (143) so zusammenpaßt, daß eine Sperre gebildet wird, die verhindert, daß Behandlungsgas die rückseitige Fläche des Suszeptors (154) erreicht,

- wobei die Nut (254) in dem Boden der Tasche (250) ein Behältnis für abgeschiedenes Material bereitstellt, um die Menge des Materials zu verringern, welches auf der Rückseite des Substrats (135) abgeschieden wird.

6. Suszeptor nach Anspruch 5, bei welchem der Suszeptor einen Hohlraum (360) in seiner Rückseite hat, um die Masse des Suszeptors zu verringern.