DE69415838T2

DE69415838T2 - Ein Substrathalter

Info

Publication number: DE69415838T2
Application number: DE69415838T
Authority: DE
Inventors: Maarten Hendrik Nl-5751 Ms Deurne Haafkens; Marinus Otto Nl-5616 Mj Eindhoven Sielcken
Original assignee: Xycarb BV
Current assignee: Xycarb BV
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2014-02-25
Also published as: DE69415838D1; NL9300389A; EP0614212A1; US5403401A; JPH0790590A; EP0614212B1; JP3547470B2

Description

Die Erfindung betrifft einen flachen Substrathalter mit einer Hauptoberfläche zum Halten von zu behandelnden Substraten, wobei die Hauptoberfläche zur Ausstattung mit einer Oberflächenaussparung maschinell bearbeitet wurde.
Ein solcher Substrathalter ist aus der WO 88/07 487 bekannt.
Der bekannte Substrathalter in der Form eines sogenannten Empfängers zum Halten eines einzelnen Substrates für die Rotation um eine sich senkrecht zum Zentrum des Substrats erstreckende Achse, welcher für den Gebrauch in einer Kammer für die Gasphasenabscheidung nach einem chemischen Verfahren vorgesehen ist, des Typs, welcher für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet wird, wurde maschinell bearbeitet mit Blick auf die Entfernung des behandelten Substrates von der Hauptoberfläche nach der Behandlung und hat die unerwünschte Eigenschaft, daß er sich verzieht, nachdem eine Beschichtung auf allen Seiten aufgebracht wurde.
Gegenstand der Erfindung ist es, einen flachen Substrathalter bereitzustellen, welcher auch flach bleibt, nachdem die Beschichtung auf allen Seiten aufgetragen wurde.
Die Erfindung ist in Anspruch 1 bestimmt.
Die Hauptoberfläche kann für einen anderen Grund als den obig erwähnten maschinell bearbeitet sein, z. B. um eine optimale Temperaturverteilung des Substrathalters in der Kammer für die Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren zu gewährleisten.
Die Erfindung wird hieran anschließend mit Bezug auf die Zeichnungen detaillierter beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Substrathalters ist;
Fig. 2 eine Unteransicht des Substrathalters aus Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Ansicht im großen Maßstab eines möglichen Rillenprofils des vorgeschlagenen Substrathalters ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, unterscheidet sich der vorgeschlagene Substrathalter nicht notwendig von einem bekannten Substrathalter bei Betrachtung in der Draufsicht. In Fig. 1 ist der Substrathalter, in diesem Fall in der Form eines rotierbaren, runden, flachen Einzelsubstrathalters oder Einzelscheibenempfängers, bezeichnet durch das Bezugszeichen 1, und seine Hauptoberfläche ist bezeichnet durch das Bezugszeichen 2. Der Substrathalter 1 kann aus einem Material basierend auf Graphit, Kohlenstoff, Keramiken, Metall oder einer Metall-Legierung bestehen und ist auf allen Seiten mit einer Beschichtung ausgestattet aus beispielsweise Siliciumcarbid, pyrolytischem Graphit, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid, wobei die Beschichtung durch ein Gasphasenabscheidungsverfahren auf chemischem Wege aufgetragen sein kann. Die Hauptoberfläche 2 ist mit einem aufrechten Rand 3 ausgestattet, innerhalb welchem eine Scheibe (nicht dargestellt) angepaßt sein kann. Aus technischer Sicht jedoch ist es möglich, den Rand 3 auszulassen. Die Hauptoberfläche 2 des Substrathalters 1 wurde maschinell bearbeitet innerhalb des Randes 3 in diesem Fall und ein kleiner Teil dieser maschinell bearbeiteten Oberfläche ist schematisch dargestellt und wird durch das Bezugszeichen 4 bestimmt.
Fig. 2 zeigt den Substrathalter in der unteren Ansicht. Referenzzeichen 10 bezeichnet die Oberfläche des Substrathalters 1 gegenüber der Hauptoberfläche 2 (Fig. 1), während Referenzzeichen 11 ein zentrales Grundloch bezeichnet und Referenzzeichen 12 bezeichnet eine im wesentlichen kreisförmige Rille mit geschlossenen Enden, welche die Funktion hat, den Substrathalter in einer Kammer zur Gasphasenabscheidung auf chemischem Wege zu halten und anzutreiben. Bis zu diesem Punkt kann die Bodenansicht von Fig. 2 auch die eines bekanntes Empfängers sein.
Es wird festgehalten, daß der erfindungsgemäße Substrathalter 1 nicht notwendigerweise kreisförmig oder rotierbar ist, noch muß er zum Tragen eines einzelnen Substrates ausgelegt sein, obwohl diese Merkmale das wiederspiegeln, was zur Zeit üblich ist.
Beispielsweise ist ein flacher Substrathalter mit einer rechteckigen Form und geeignet zum Halten verschiedener Substrate, welcher nicht rotierbar ist, vorweggenommen. Weiterhin ist vorweggenommen, daß der erfindungsgemäße Substrathalter in anderen Verfahren neben dem chemischen Dampfabscheidungsverfahren verwendet werden kann, z. B. bei einem anderen Dampfabscheidungsverfahren, wie dem physikalischen Dampfabscheidungsverfahren.
Der Substrathalter 1, wie in Fig. 1 dargestellt, ist mit einem maschinell hergestelltem Profil 4 auf seiner Hauptoberfläche 2 versehen, z. B. weil ein Substrat auf der Hauptoberfläche 2 des Substrathalters 1 haften würde, z. B. infolge des epidaxischen Wachstums von dotiertem Silicium, wenn ein solches Profil 4 nicht bereit gestellt wäre, was ernsthaft die automatische Entfernung des Substrats, einer Halbleiterscheibe (wafer), stören würde.
Der vorgeschlagene Substrathalter 1 ist allgemein ein flacher Substrathalter 1, ausgestattet mit einer Beschichtung auf allen Seiten und mit einer Hauptoberfläche 2 zum Halten von zu behandelnden Substraten, wobei die Hauptoberfläche maschinell bearbeitet wurde (4) mit Blick auf die Entfernung der behandelten Substrate von der Hauptoberfläche 2 im Anschluß an die Behandlung.
Erfindungsgemäß und wie in Fig. 2 unter 13 angezeigt, wurde die Oberfläche 10 (Fig. 2) gegenüber der Hauptoberfläche 2 (Fig. 1) des Substrathalters 1 in solcher Weise maschinell bearbeitet, daß die mechanische Beanspruchung an den beiden Oberflächen 2, 10 sich im wesentlichen kompensieren, was darin resultiert, daß sich der Substrathalter 1 nach der Auftragung der Beschichtung nicht signifikant verzieht.
Wie derzeit angenommen wird, werden die vorgenannten mechanischen Beanspruchungen ausgelöst durch Unterschiede im Koeffizient der thermischen Expansion und in der Dicke der Beschichtung auf maschinell bearbeiteten Oberflächen, ebenso wie durch interne Beanspruchung in der Beschichtung, möglicherweise resultierend aus Störungen im Kristallgitter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, aber nicht in den Zeichnungen dargestellt, kann die Oberfläche 10 (Fig. 2) gegen der Hauptoberfläche 2 (Fig. 1) des Substrathalters 1 in solch einer Weise behandelt werden, daß die mechanischen Beanspruchungen 2, 10 sich gegenseitig im wesentlichen kompensieren, so daß kein wesentlicher Verzug eintritt, wobei die genannte Behandlung zum Beispiel darin bestehen kann, daß verschiedene Dicken für die Beschichtungen auf den gegenüberliegenden Oberflächen 10 und der Hauptoberfläche 2 verwendet werden.
Im Falle der Durchführung einer maschinellen Behandlung wird die gegenüberliegende Oberfläche 10 (Fig. 2) vorzugsweise über im wesentlichen die gleiche Fläche als die Hauptoberfläche (Fig. 1) maschinell bearbeitet. Es ist weiterhin bevorzugt, die gegenüberliegende Oberfläche 10 (Fig. 2) in der gleichen Weise wie die Hauptoberfläche 2 (Fig. 1) maschinell zu bearbeiten. Die besagte maschinelle Bearbeitung kann dabei darin bestehen, ein Muster von Rillen 4 (Fig. 1) und 13 (Fig. 2) bereitzustellen, wie es detaillierter in Fig. 3 dargestellt ist. Selbstverständlich sind auch andere Profile möglich und ein Fachmann wird wissen, in welcher Weise solche Profile in dem Substrathalter vorgesehen werden können, zum Beispiel durch Verwendung eines materialentfernenden Verfahrens oder eines EDM- Verfahrens, nach welcher der Substrathalter auf allen Seiten beschichtet wird, zum Beispiel mit einer feuerfesten Schicht.
In dem Fall, daß eine Behandlung durchgeführt wird, wobei die Behandlung eine physikalische oder chemische Beschichtung sein kann, wird die Behandlung dergestalt sein, daß die Dicke der resultierenden Beschichtung auf der gegenüberliegenden Seite (Fig. 2), in dem Fall, daß kein maschinell erstelltes Profil 13 vorliegt, geringer sein wird als die maximale Dicke der Beschichtung auf der Hauptoberfläche, da die geformte Dicke auf der gegenüberliegenden Oberfläche 10 (Fig. 2) eine gleichmäßige Dicke haben wird, weil kein Rillenmuster 13 vorliegt auf dieser Oberfläche, während die auf dem maschinell erstellten Muster 4 vorliegende Beschichtung (Fig. 1) derart sein wird, daß die Dicke der Beschichtung auf den Spitzen 20 des Profils 4 größer sein wird als auf den Schrägen 21 und in den Tälern 22, wobei erneut auf Fig. 3 Bezug genommen wird, so daß die besagte letztere Dicke effektiv dünner ist.
Die Dicke der Beschichtung kann von 1 bis 1000 um variieren. Mit einem Prototyp in der Form eines Graphit- Substrathalters 1 mit einem Durchmesser von ±200 mm und einer Dicke von 9 mm innerhalb der Kanten 3 und ausgestattet mit einer Beschichtung von etwa 100 micron von CVD-Siliciumcarbid auf allen Seiten, schien die Hauptoberfläche 2 gemäß Fig. 1 und 2 an dieser Stelle eine Konkavität von 0,8 mm aufzuweisen, wenn die maschinelle Bearbeitung auf einer Seite (4) durchgeführt wurde, während die besagte Konkavität reduziert zu sein schien auf 0,05 mm, wenn die maschinelle Bearbeitung auf beiden Seiten (4, 13) gemäß Fig. 1-3 durchgeführt wurde.
Ähnliche Resultate wurden erzielt, wenn anstelle der voranstehenden Beschreibung die Dicke der Beschichtung auf der nun nicht maschinell bearbeiteten gegenüberliegenden Seite 10 (Fig. 2) reduziert wurde. Methoden zur Aufbringung einer Beschichtung von reduzierter Dicke auf der Oberfläche 10 gegenüber der Hauptoberfläche 2 sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.
Zusammenfassend stellt die Erfindung zwei Verfahren bereit, die auf dem gleichen Prinzip beruhen, welche, wenn einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt, in einem flachen, dünnen Substrathalter resultieren. Das eine Verfahren besteht darin, die Unterseite des Substrathalters einer ähnlichen maschinellen Bearbeitung wie die Oberseite des Substrathalters zu unterziehen und das zweite Verfahren besteht darin, verschiedene Dicken für die Beschichtungen auf den besagten beiden Seiten zu verwenden. Beide Verfahren stellen mechanischen Beanspruchungen bereit, welche sich gegenseitig kompensieren, wodurch garantiert wird, daß der Substrathalter flach bleibt.

Claims

1. Flacher Substrathalter (1) mit einer Hauptoberfläche (2) zum Halten von zu behandelnden Substraten, wobei die Hauptoberfläche zur Ausstattung mit einer Oberflächenaussparung (4) in der Hauptoberfläche maschinell bearbeitet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter auf allen Oberflächen eine Beschichtung umfaßt und die der Hauptoberfläche gegenüberliegende Oberfläche (10) des Substrathalters zur Ausstattung mit einer solchen Oberflächenaussparung (13) in der gegenüberliegenden Oberfläche maschinell bearbeitet wurde und/oder sich auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine Beschichtung solcher Dicke befindet, die geringer ist als die maximale Beschichtungsdicke auf der Hauptoberfläche, so daß sich die durch die Beschichtung auf beiden Oberflächen verursachten mechanischen Beanspruchungen im wesentlichen gegenseitig kompensieren.

2. Substrathalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Oberfläche (10) zur Ausstattung mit einer Oberflächenaussparung (13) im wesentlichen über die gleiche Fläche maschinell bearbeitet wurde wie die Hauptoberfläche (2).

3. Substrathalter gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Oberfläche (10) zur Ausstattung mit einer Oberflächenaussparung (13) dem gleichen Bearbeitungsverfahren unterworfen wurde wie die Hauptoberfläche (2).

4. Substrathalter gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenaussparungen (4, 13) Rillenkombinationen sind.

5. Substrathalter gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsverfahren ein Materialentfernungs- oder eine Funkenerosionsprozeß (EDM) ist.

6. Substrathalter gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter Graphit, Kohle, Keramik, Metall oder eine Metallegierung enthält.

7. Substrathalter gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Siliciumcarbid, pyrolytisches Graphit, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid umfaßt.

8. Substrathalter gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung von 1 bis 1000 um liegt.