-
Hintergrund der Erfindung
-
Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein die Herstellung von Reaktoren für die chemische Abscheidung
aus der Dampfphase und insbesondere die reflektierenden Oberflächen in
solchen Reaktoren.
-
Beschreibung des Standes
der Technik
-
Die chemische Abscheidung aus der
Dampfphase (CVD) ist ein sehr bekanntes Verfahren in der Halbleiterindustrie
zur Bildung dünner
Filme aus Material auf Plättchen.
Bei einem CVD-Verfahren werden gasförmige Moleküle des aufzutragenden Materials
zu Plättchen
geliefert, um durch chemische Reaktion einen dünnen Film dieses Materials
auf Plättchen
zu bilden. Diese gebildeten dünnen
Filme können
polykristallin, amorph oder epitaxial sein. Typischerweise werden
CVD-Verfahren bei erhöhten Temperaturen
durchgeführt,
um die chemische Reaktion zu beschleunigen und Filme mit hoher Qualität zu erzeugen.
-
In der Halbleiterindustrie ist es
wichtig, dass das Material gleichmäßig dick mit gleichförmigen Eigenschaften über dem
Plättchen
abgeschieden wird. In den Technologien für sehr hochwertige und höchstwertige
integrierte Schaltkreise (VLSI und ULSI) ist das Plättchen in
einzelne Chips mit integrierten Schaltkreisen darauf unterteilt.
Wenn eine CVD-Verfahrensstufe abgeschiedene Schichten mit Ungleichmäßigkeiten
erzeugt, können
Vorrichtungen an verschiedenen Bereichen auf den Chips nicht zusammenpassende
Betriebseigenschaften aufweisen oder können insgesamt versagen.
-
Einer der wichtigsten Faktoren bei
der Erreichung dünner
Filme mit gleichförmiger
Dicke und hoher Qualität
ist die Einheitlichkeit der Temperatur in der Kammer, und insbesondere
der Temperatur über die
Halbleiterplättchen
(oder anderer Abscheidungssubstrate) hinweg. Die Substrate können unter
Verwendung von Widerstandswärme,
Induktionswärme oder
Strahlungswärme
erhitzt werden. Unter diesen ist die Strahlungswärme die effektivste Technik
und ist derzeit das favorisierte Verfahren der Energiezufuhr zu
einer CVD-Kammer.
-
Bedeutsam ist, dass die Strahlungswärme zu kurzen
Verarbeitungszeiten und größerem Durchsatz
führt.
Die Strahlungswärme
erhitzt das Plättchen während des
CVD-Verfahrens direkt.
-
Die Temperatur der Plättchen kann
auf die gewünschte
Verarbeitungstemperatur gesteigert und auf eine befriedigende Bearbeitungstemperatur
heruntergefahren werden, und zwar schneller als mit anderen Erwärmungstechniken.
Zusätzlich
kann die Strahlungswärme
so gesteuert werden, dass das Plättchen
für eine
ausreichende Zeit bei der gewünschten
Temperatur gehalten wird, um den Verarbeitungsschritt durchzuführen. Strahlungswärme kann
zum Beispiel durch Quartzhalogenlampen oberhalb und unterhalb der
Reaktionskammer geliefert werden.
-
Unglücklicherweise hat Strahlungswärme aufgrund
der Verwendung festgelegter Quellen und den daraus folgenden Fokussierungs-
und Überlagerungseffekten
die Neigung, eine uneinheitliche Temperaturverteilung einschließlich „heißer Punkte" über die Plättchen hinweg zu erzeugen.
-
In einem Versuch, eine einheitlichere
Bestrahlung und eine sich daraus ergebende gleichmäßige Temperaturverteilung über die
Plättchen
hinweg bereitzustellen, ist es die Praxis in der Industrie gewesen,
Reflektoren hinter den Lampen zu befestigen, um die Plättchen indirekt
zu bestrahlen. Diese Reflektoren bestehen allgemein aus einem Basismetall
und sind oft mit Gold überzogen,
um ihr Reflexionsvermögen
zu erhöhen.
Ebene reflektierende Oberflächen
neigen jedoch immer noch dazu, heiße Punkte auf zu erhitzenden
Plättchen
einzuleiten.
-
Dementsprechend besteht ein Bedarf
an einem System zum Erreichen einheitlicher Temperaturverteilungen über Halbleiterplättchen hinweg
während
der Verarbeitung. Wünschenswerterweise
sollte ein solches System die Vorteile der Strahlungswärme beibehalten.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung stellt
eine reflektierende Oberfläche
und ein Verfahren zu deren Herstellung bereit. Die Oberfläche hat
eine verhältnismäßig glatte
Beschaffenheit und ist dennoch ausreichend unregelmäßig, um
Strahlungswärmeenergie zu
verteilen. Der Reflektor unterstützt
so das einheitliche Erwärmen
von zu bearbeitenden Substraten, während es gleichzeitig eine
leicht zu reinigende Oberflächenbeschaffenheit
aufweist. Die Reaktorausfallzeiten für das Reinigen werden dadurch
verkürzt.
Zusätzlich
wird, da die reflektierende Oberfläche verhältnismäßig sauber gehalten werden
kann, die Lebensdauer des Reflektors verlängert werden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird entsprechend Anspruch 1 eine Reflektorplatte für das Verteilen
von Strahlungsenergie in einem Hochtemperaturreaktor bereitgestellt.
Der Reflektor schließt
eine Basisplatte mit einer reflektierenden Oberfläche ein.
In der reflektierenden Oberfläche sind
mehrere Vertiefungen gebildet. Das durchschnittliche Verhältnis der
Breite zur Tiefe der Vertiefungen über den Reflektor hinweg liegt
bei über
etwa 3 : 1. Die reflektierende Oberfläche schließt eine mit den Vertiefungen übereinstimmende
spiegelnde Deckschicht aus Metall ein. Unter den Vertiefungen gibt
es im wesentlichen keine flachen Plateaus.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird, entsprechend Anspruch 22, ein Kaltwandreaktor für die Bearbeitung
von Halbleitern bereitgestellt. Der Reaktor schließt eine
Reaktionskammer mit wenigstens einem Fenster ein, welches für Strahlungsenergie
durchlässig
ist. Auch außerhalb
der Kammer ist ein Reaktor positioniert, so dass die Strahlungsquelle
zwischen dem Reflektor und dem Fenster der Reaktionskammer angeordnet
ist. Der Reflektor hat eine spiegelnde reflektierende Oberfläche, die
zu der Reaktionskammer weist. Die reflektierende Oberfläche schließt mehrere
aneinander angrenzende Vertiefungen ein, wobei es innerhalb der
Vertiefungen im wesentlichen keine ebenen Oberflächen gibt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Reflektors für das Verteilen
von Strahlungsenergie in einem Hochtemperaturreaktor bereitgestellt.
Eine Basisplatte ist mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche versehen.
Das Material wird dann von der ebenen Oberfläche der Basisplatte entfernt,
um eine unregelmäßige Oberfläche zu erzeugen.
Die unregelmäßige Oberfläche wird
mit einer spiegelnden Appretur ausgestattet.
-
Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der Erfindung wird, entsprechend Anspruch 13, ein Verfahren zur
Herstellung eines Reflektors für
das Verteilen von Strahlungsenergie bereitgestellt. Das Verfahren schließt die Bereitstellung
einer Basisplatte mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche ein.
Das Material wird im wesentlichen von der gesamten ebenen Oberfläche der
Basisplatte entfernt, um eine unebene Oberfläche zu erzeugen. Die unebene
Oberfläche wird
mit einer spiegelnden Appretur versehen.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen erkennbar, welche
die Erfindung erläutern
und nicht beschränken
sollen, und in denen
-
1 eine
schematische Querschnittsdarstellung eines CVD-Reaktors ist, der
entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gebaut ist,
-
2 eine
Teilquerschnittsansicht einer dem Stand der Technik entsprechenden
mit Kügelchen bestrahlten
Reflektorplatte für
einen CVD-Reaktor ist,
-
3 eine
vergrößerte Querschnittsdarstellung
eines Reflektors ist, der gemäß der bevorzugten Ausführungsform
konstruiert ist,
-
4 ein
Fließbild
ist, das ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des in 3 dargestellten Reflektors
erläutert,
und
-
5 eine
schematische Wiedergabe einer beispielhaften Anordnung an Positionen
ist, von denen aus, entsprechend der bevorzugten Ausführungsform,
Hohlräume
geschnitten werden.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
-
Die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Ofen für die chemische
Abscheidung aus der Dampfphase für
ein Einzelplättchen
beschrieben und dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass im Lichte
der gegebenen Beschreibung die vorliegende Erfindung in zahlreichen
anderen Zusammenhängen
Anwendung finden kann, bei denen die gleichmäßige Verteilung von Strahlungswärme gewünscht wird.
-
Wie in dem obigen Abschnitt "Hintergrund" erwähnt, sind
kurze Verarbeitungszeiten und der daraus folgende größere Durchsatz
von entscheidender Bedeutung in der Halbleiterindustrie. Die Verwendung
von Strahlungswärme
ist so innerhalb der Industrie vorherrschend geworden, um rasch
Substrattemperaturen auf das gewünschte
Verarbeitungsniveau anzuheben. Der bevorzugte Ofen ist dementsprechend
für die
Strahlungserwärmung
von Abscheidungssubstraten ausgestaltet. Bei der bevorzugten Ausführungsform
gibt die Wärmequelle
ein vollständiges
Lichtspektrum ab.
-
1 stellt
einen exemplarischen Vakuum-Kaltwandofen 10 für die chemische
Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) dar. Der Ofen 10 schließt eine
Reaktionskammer 12 horizontalen Strömungstyps ein, einschließlich wenigstens
eines Fensters, das für
Strahlungswärmeenergie
durchlässig
ist, wie etwa aus Quarzglas. Die Reaktionskammer 12 wird
zum Teil durch eine obere Kammerwand 14 aus Quarz und eine
untere Kammerwand 16 aus Quarz begrenzt. Wünschenswerterweise
sind die Kammerwände 14, 16 flach,
obwohl die Reaktionskammerwände
auch für
bestimmte strukturelle Eigenschaften gekrümmt sein können. Die Reaktionskammer 12 schließt auch
einen Gaseinlaß 17 und
einen Auslaß 18 ein,
die dazwischen einen Gasflußweg
begrenzen.
-
Die Kammer 12 ist für die Verarbeitung
eines einzelnen Substrats 20, wie etwa das dargestellte Ein-Kristallsilizium-Plättchen,
gestaltet. Es versteht sich jedoch, dass die Vorteile der bevorzugten
Ausführungsform
gleichermaßen
auf Öfen
für die
Ansatzplättchenverarbeitung
anwendbar sind, entweder für die
Abscheidung, das Ätzen,
das Glühen,
die Dotierstoffdiffusion, die Photolithographie oder andere Verfahren,
für welche
erhöhte
Temperaturen erwünscht sind.
Zusätzlich
können
Substrate unterschiedliche Materialien, wie etwa Glas, umfassen.
-
Das Substrat 20 wird innerhalb
der Kammer 12 in irgendeiner geeigneten Weise gehalten.
Das dargestellte Substrat 20 wird zum Beispiel von einem Suszeptor 22 gehalten.
Der Suszeptor umfaßt
bevorzugt ein für
Strahlungswärmeenergie
undurchlässiges
Material, wie etwa Graphit oder Siliziumkarbid, wie es nach dem
Stand der Technik für
die Ausstattung für
die Halbleiterverarbeitung bekannt ist. Der Suszeptor und die Substratkombination
werden durch eine (nicht gezeigte) Trägerkonstruktion, wie etwa einen
drehbaren Schaft, welcher sich durch eine von der Bodenwand der
Kammer aus herabhängende
hindurch erstreckt, in einer gewünschten Höhe in der
Reaktionskammer 12 gehalten.
-
Der Ofen schließt weiterhin eine obere Heizkammer 50 und
eine untere Heizkammer 60 ein. Die obere Heizkammer 50 schließt ein allgemein
rechtwinkliges Gehäuse
mit einer oberen Wand 52, ein in Abstand voneinander angeordnetes
Paar Seitenwände 53 und
ein in Abstand voneinander angeordnetes Paar Endwände 54 ein.
Der Boden der oberen Heizkammer 50 wird durch die obere
Wand 14 aus Quarz der Reaktionskammer 12 begrenzt.
Der Abstand zwischen der oberen Wand 52 der oberen Heizkammer und
dem Substrat 20 liegt bei etwa 100 mm. Zum Beispiel beträgt bei einem
Einzelplättchen-Standardreaktor
für die
Verarbeitung von Plättchen
von 200 mm der Abstand etwa 65–70
mm, während
bei einem Reaktor für
die Verarbeitung von Plättchen
von 300 mm das Substratniveau in einem Abstand von etwa 95–100 mm
von der oberen Wand der oberen Heizkammer entfernt liegt.
-
In der oberen Lampenkammer sind mehrere Strahlungswärmeelemente
oder Lampen 56 montiert. Wünschenswerterweise sind die
oberen Lampen 56, wie gezeigt, länglichen Röhrentyps, die zueinander parallel
in Abstand angeordnet und also auch im wesentlichen parallel zu
dem Strömungsweg des
Reaktionsgases durch die darunter liegende Reaktionskammer 12 liegen.
Bevorzugt sind die Lampen voneinander in Abstand von etwa 32 mm,
von der oberen Wand 52 von etwa 10 mm und von dem Substrat 20 von
etwa 90 mm angeordnet. Es versteht sich, dass jede der Abmessungen
entsprechend den Erwärmungsanforderungen
für einen
speziellen Reaktor variieren kann.
-
Die untere Heizkammer 60 ist
der oberen Heizkammer 50 von der Konfiguration her ähnlich, einschließlich einer
Bodenwand 62, einem in Abstand voneinander angeordneten
Paares von Seitenwänden 63 und
eines in Abstand voneinander angeordneten Paares von Endwänden 64.
Die Decke der unteren Heizkammer 60 wird durch die untere
Reaktionskammer-Wand 16 aus Quarz gebildet. In der unteren
Lampenkammer 60 sind mehrere Strahlungsheizelemente oder
Lampen 66 untergebracht. Wünschenswertennreise umfassen
die unteren Lampen 66 jedoch längliche Röhren, die quer zu dem Gasflußweg und
daher entsprechend quer zu den oberen Lampen 56 angeordnet
sind. Die untere Heizkammer 60 kann ebenfalls (nicht gezeigte)
getrennte Konzentratorlampen einschließen, um einen Kaltpunkt zu kompensieren,
der durch eine (nicht gezeigte) kalte Quarzröhre erzeugt wird, die drehbar
den Suszeptor 22 hält.
-
Die verschiedenen Lampen 56, 66 haben
bevorzugt eine fast gleiche Konfiguration. Jedes der Heizelemente 56, 66 länglichen
Röhrentyps
ist bevorzugt eine Hochintensität-Wolframglühdrahtlampe mit
einer transparenten Quarzumhüllung,
die ein Halogengas, wie etwa Iod, enthält. Die Lampen produzieren
Strahlungswärmeenergie
in Form von Vollspektrum-Licht, das durch die Reaktionskammerwände 14, 16 hindurch
ohne nennenswerte Absorption übertragen
wird. Wie nach dem Stand der Technik bei Ausstattung für die Halbleiterverarbeitung
bekannt, kann die Stärke
der verschiedenen Lampen 56, 66 unabhängig voneinander
oder in grup pierten Zonen in Reaktion auf Temperatursensoren, die
in der Nähe
des Substrates 20 angeordnet sind, gesteuert werden.
-
Die Lampen 56, 66 sind
in 1 schematisch dargestellt,
ohne dass eine Trägerkonstruktion gezeigt
wird. Ein Fachmann wird jedoch leicht eine Reihe von Möglichkeiten
erkennen, die Lampen an den Reaktionskammenrwänden zu montieren. Bevorzugt
schließt
jede Lampe 56, 66 einen einstückig geformten, sich axial
erstreckenden Tragarm an jedem seiner gegenüberliegenden Enden ein, und
eine geeignete Verbindungsstiftanordnung erstreckt sich von jedem
der Tragarme zur Aufnahme von Verbindungseinrichtungen, die an dem
Ende von elektrischen Leitungen geschaffen sind. Die Kammerendwände schließen sich
nach unten öffnende
Schlitze ein, durch welche sich die Tragarme erstrecken und in den
Schlitzen sind über
und unter den Tragarmen Stoßdämpferkissen
montiert. Die Tragarme und die Stoßdämpferkissen werden in ihren
jeweiligen Schlitzen durch Befestigungsmittel, wie etwa eine Winkelschraube
und eine Unterlegscheibe, demontierbar zurückgehalten.
-
Wie oben bemerkt, werden Reflektoren
oft in Verbindung mit Strahlungswärmelampen verwendet, um Plättchen in
der Reaktionskammer gleichmäßiger zu
bestrahlen und zu erwärmen.
Entsprechend umfaßt
die obere Wand 52 der oberen Heizkammer eine zu der Reaktionskammer 12 weisende
hoch reflektierende Oberfläche,
wie es auch die Bodenwand 62 der unteren Heizkammer 62 tut.
Ebene reflektierende Oberflächen
neigen aber immer noch dazu, heiße Punkte auf dem Plättchen zu
induzieren. Daher sollte die reflektierende Oberfläche Strahlungswärme in ungeordneter
oder gestreuter Weise reflektieren, um so die Fokussierung oder Überlagerungseffekte
auf dem Substrat 20 zu verhindern.
-
In der Vergangenheit haben Reflektoren
hinter den Wärmelampen
eines CVD-Ofens aufgerauhte oder auf andere Weise unregelmäßige Oberflächen eingeschlossen.
Eine aufgerauhte Oberfläche
verstreut intensives Licht, das von dem Lampenleuchtfaden herrührt, was
zu einer einheitlicheren Erwärmung
der Plättchen
führt.
Herkömmlicherweise
sind reflektierende Oberflächen
erreicht worden, indem man eine Metallplatte durch Kugelstrahlen
oberflächenbehandelt
hat, das heißt,
indem man auf die Platte einen Hochgeschwindigkeitsstrahl an Glasperlen
aufprallen ließt.
Vorrangig durch den Aufprall erreicht man so ein Muster an Oberflächenrauheit,
obwohl eine kleine Menge an Material nebenher von der Oberfläche entfernt
werden kann.
-
Nunmehr Bezug nehmend auf 2 wird ein dem Stand der
Technik entsprechender Reflektor 70 für das Montieren hinter Wärmelampen
eines CVD-Reaktors dargestellt. Der Reflektor 70 ist in
einem herkömmlichen
Kugelstrahlverfahren hergestellt worden. Der Reflektor 70 umfaßt eine
Metallplatte 72 mit einer streuenden reflektierenden Oberfläche 74, die
an der Seite gebildet ist, welche zu der Reaktionskammer hin weist.
Die Oberfläche 74 umfaßt eine Reihe
von kleinen Ausnehmungen oder Vertiefungen 76, die zufällig entlang
der Oberfläche 74 verteilt
und durch scharfe Kanten 77 getrennt sind.
-
Die Größe und die Verteilung der Ausnehmungen 76 hängt natürlich teilweise
von der Größe der Glasperlen
ab, mit denen die Basisplatte bombardiert wurde, der Dichte und
der Geschwindigkeit, mit welcher sie auf die Metallplatte aufprallen
und der Zeit der Aussetzung. Typische Perlengrößen rangieren von etwa 203,2–254 micrometer
(0,008 bis 0,010 Inch) im Durchmesser. Unter Zugrundelegung typischer,
dem Stand der Technik entsprechender Kugelstrahlparameter neigt
die Tiefe der Ausnehmungen 76 dazu, von 2,54–12,7 micrometer
(0,0001 bis 0,0005 Inch) zu rangieren. Die aufgerauhte Oberfläche 74 kann
zugunsten hoher Reflexion mit Gold überzogen sein.
-
Abhängig von der Länge der
Aussetzung, läßt das herkömmliche
Kugelstrahlverfahren häufig unbehandelte
Bereiche 78 auf der Oberfläche 74 zwischen den
Ausnehmungen 76 übrig
(d. h. Bereiche, die nicht durch die Perlen verformt wurden). Diese unbehandelten
Bereiche 78 sind flach und variieren in ihrer Größe. Die übermäßige Aussetzung
an Kugelbestrahlung kann ebenfalls zu abgeflachten Bereichen, wie
etwa ein Tal 79, führen,
da die Behandlung schließlich überdurchschnittlich über der
Oberfläche stattfindet.
Diese flachen Bereiche 78, 79 neigen dazu, unerwünschte lokale
Fokussierung und ungleichmäßige Reflexionen
der Lampenglühdrähte zu verursachen,
was zu einer ungleichmäßigen Erwärmung über dem
Substrat führt.
-
Darüber hinaus führt das
herkömmliche
Kugelbestrahlen zu technischen Schwierigkeiten bei der Wartung des
Reflektors 70. Obwohl eine perfekt behandelte reflektierende
Oberfläche
in sauberem Zustand zufriedenstellend funktionieren kann, verschlechtern
sich die Reflexionseigenschaften der rauhen Oberfläche über die
Zeit aufgrund einer Ansammlung von Staub oder anderen athmosphärischen
Schmutzpartikeln, ein Problem, das sich durch die Karbonisierung
der Schmutzpartikel aus der Aussetzung an die Hochtemperaturlampen
noch verschärft.
Der Aufbau von Schmutzpartikeln stört die Zufallsreflexionseigenschaften
der rauhen Oberfläche 74 und
verringert die Menge an Wärmeenergie, die
an das Substrat 20 absorbiert wird. Dementsprechend muß die behandelte
reflektierende Oberfläche 74 regelmäßig gereinigt
werden.
-
Auf herkömmliche Weise kugelbestrahlte Oberflächen sind
sehr schwer zu reinigen, insbesondere wenn sie in einem CVD-Reaktor
montiert sind. Zunächst
führt das
herkömmliche
Kugelbestrahlen zu kleinen Ausnehmungen 76, welche ungefähr so tief
(z. B. 2,54–12,7
micrometer (0,0001 bis 0,0005 inch) wie breit sind. Das Wischen
einer solchen Oberfläche
mit einem befeuchteten Tuch (z. B. vollentsalztes Wasser und Alkohol)
wird nicht bis in die engen Grenzen dieser Ausnehmungen 76 hinein
reichen, insbesondere dann, wenn der Arbeiter um empfindliche Lampen
herumkommen muß,
nur um den Reflektor 70 zu erreichen.
-
Noch schlimmer ist, dass Fasern von
dem Reinigungstuch an den scharfen Kanten 77 zwischen den
Ausnehmungen 76 an der rauhen Oberfläche abgerissen werden, wobei
die Fasern in den Ausnehmungen 76 eingefangen werden. Wie
andere Schmutzpartikel, kann jede bei dem Reinigungsprozeß in den
Ausnehmungen 76 zurückgelassene
Faser dazu neigen, während des
Hochtemperaturbetriebs karbonisiert zu werden. Die sich daraus ergebende
Verfärbung
in Stellen der reflektierenden Oberfläche 74 absorbiert übermäßige Hitze,
welche die Reflektorplatte und andere naheliegenden Teile beschädigen kann,
verringert die Menge an Wärme, die
das Substrat erreicht, und zerstört
die Zufallsstreuwirkung, welche die rauhe Oberfläche 74 erzeugen soll.
-
Stärkere Reinigungslösungen neigen
dazu, die Goldbeschichtung auf den reflektierenden Oberflächen anzugreifen.
Diese Verschlechterung der Goldbeschichtung kann auch die Oberflächenreflexionsfähigkeit
verändern.
Ein wirksameres Reinigen kann auch durchgeführt werden, indem man den Reflektor
auseinandernimmt und aus dem CVD-Reaktor entfernt. Das Entfernen
des Reflektors ist jedoch aufgrund der Tatsache, dass sie typischerweise
intern wassergekühlt
werden und vor dem Entfernen von Armaturanschlüssen abgeklemmt werden müssen, kompliziert.
-
Die Verschlechterung der rauhen reflektierenden
Oberfläche
neigt somit dazu, sich fortzusetzen, bis der Reflektor nicht mehr
brauchbar ist und ersetzt werden muss. Augenscheinlich bringt dieses Ersetzen
wegen der Kosten der Reflektorplatte selbst, als auch der Kosten
der Ausfallzeit während des
Prozesses des Auseinandernehmens und des Ersetzens des Reflektors,
größere Kosten
mit sich. In der Halbleiterindustrie werden Plättchen fortlaufend in aufeinanderfolgenden
prozeßstufen
verarbeitet, so dass jede Reaktorausfallzeit schwere Auswirkungen auf
die gesamte Produktionseffizienz hat.
-
3 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Teils der oberen Wand 52 der oberen Heizkammer, die in 1 dargestellt ist. Die Wand 52 schließt einen
Reflektor 100 ein, der entsprechend der vorliegenden Erfindung
konstruiert ist. Der bevorzugte Reflektor 100 reflektiert
streuend oder streut Strahlungswärme
von den Heizelementen 56 zu der Reaktionskammer 12.
Der Reaktor 10 arbeitet somit so, dass er zu verarbeitende
Substrate gleichmäßig erwärmt.
-
Während
die folgende Beschreibung sich auf die oberen Wand 52 der
oberen Heizkammer fokussiert, versteht es sich, dass die Bodenwand 62 der unteren
Heizkammer identisch konstruiert sein kann, obwohl sie in dem Reaktor 10 bezüglich der
oberen Wand in einer nach innen gerichteten Position montiert ist.
In fast gleicher Weise können
andere reflektierende Oberflächen,
die die Reaktionskammer 12 aus Quarz umgeben, ähnliche
Reflektoren einschließen,
so dass Streustrahlungswärme
schließlich durch
das Substrat 20 oder den Suszeptor 22 statt durch
Wände außerhalb
der Reaktionskammer 12 absorbiert werden.
-
Der dargestellte Reflektor umfaßt eine
Basis- oder Primärplatte 102,
die bevorzugt Metall und besonders bevorzugt Messing umfaßt. Es versteht
sich jedoch, dass andere Metalle, wie etwa Stahl ebenfalls zufriedenstellend
als Primärplatte 102 dienen würden. Die
Primärplatte 102 ist
dick genug, um ihr eigenes Gewicht strukturell zu tragen als auch
Belastungen aus ihrer vorgesehenen Verwendung standzuhalten. Die
dargestellte Platte 102 hat eine Dicke zwischen etwa 0,64
und 1,27 cm (¼ inch
und ½ inch), bevorzugt
etwa 0,45 cm (☐ inch). Bevorzugt schließt die obere Wand 52 der
oberen Heizkammer drei Felder dieser Primärplatten 102 ein,
die die obere Heizkammer 50 überspannen. Es versteht sich,
dass längere
Spannweiten aus Konstruktionsgründen
dickere Reflektorplatten einschließen können. Zum Beispiel schließt ein Reaktor
für die
Verarbeitung von 300 mm – Plättchen Reflektorplatten
ein, welche eine Dicke von 2,54 cm (1 Inch) haben.
-
Die Primärplatte 102 schließt bevorzugt
eine unregelmäßige reflektierende
Oberfläche 104 ein. Das
Reflexionsvermögen
wird bevorzugt durch einen hochspiegelnden Metallüberzug verbessert,
obwohl es bei anderen Anwendungen durch ein hochgradiges Polieren
bereitgestellt werden kann. Vorzugsweise umfaßt der Überzug galvanisch behandeltes
Gold.
-
Die unregelmäßige Oberfläche 104 ist solcherart,
um Licht auf Reflexion hin effektiv zu streuen. In der dargestellten
Ausführungsform
schließt
die unregelmäßige Oberfläche Vertiefungen 106 ein,
die zufällig über die
Oberfläche 104 hinweg
verteilt sind, und auf die entsprechend als eine "gepunktete" Oberfläche Bezug
genommen werden kann. Bevorzugt haben die Vertiefungen 106 konkave
Oberflächen,
obwohl auch konvexe Oberflächen
möglich sind.
Die dargestellten Vertiefungen 106 stimmen mit der Oberfläche einer
Kugel überein.
Wünschenswerterweise
grenzt jede Vertiefung 106 an eine andere Vertiefung 106 an
einer Spitze oder einem Gipfel 108 in einer solchen Weise
an, dass die Oberfläche 104 im
wesentlichen keine flachen Plateaus zwischen den Vertiefungen 106 einschließt. Die
Aussage „Im Wesentlichen
keine flachen Oberflächen", wie in der vorliegenden
Erfindung verwendet, bedeutet, dass weniger als etwa 5% der gepunkteten
Oberfläche, bevorzugt
weniger als 2% und am meisten bevorzugt weniger als 1% zwischen
den Vertiefungen eben sind. Darüber
hinaus umfassen die Oberflächen
innerhalb der Vertiefungen 106 ihrerseits im wesentlichen
keine flachen oder ebenen Oberflächen,
und zwar im Bereich der oben dargelegten Prozentsätze. Es
versteht sich jedoch, dass die Oberfläche 104 nur als der
zentrale Abschnitt einer Platte definiert wird, so dass ebene Oberflächen in
der Nähe
des Umfangs der Platte gefunden werden können, um das Montieren der
Platte in der Reaktor-Heizkammer 50 zu
erleichtern.
-
In der dargestellten Ausführungsform
rangiert die Tiefe jeder Vertiefung 106 (im Verhältnis zu ihren
angrenzenden Gipfeln 108) bevorzugt zwischen etwa 12,7 μm bis 5,08
mm (0,0005 bis 0,020 inch), noch bevorzugter zwischen etwa 101,6 μm bis 304,8 μm (0,004
bis 0,012 inch). Die Breite der Vertiefungen 106 von Spitze
zu Spitze kann von etwa 50,8 μm
bis 7,62 mm (0,002 bis 0,300 Inch) betragen. Mit dem (unten beschriebenen)
bevorzugten Herstellungsverfahren rangiert die bevorzugtere Breite
zwischen etwa 6,35 μm
und 3,56 mm (0,025 bis 0,140 Inch) und am meisten bevorzugt zwischen
0,29 mm bis 2,67 mm (0,090 bis 0,105 inch). Das Verhältnis der
Breite zur Tiefe der Vertiefungen 106 liegt durchschnittlich
bei etwas größer als
3 : 1, bevorzugt größer als
5 : 1 und noch bevorzugter bei größer als 10 : 1. Am meisten
bevorzugt liegt das Ver hältnis
bei unter 15 : 1, um ein zufälliges,
nicht fokussierendes Muster beizubehalten. Die Abmessungen und Verhältnisse
zwischen den Vertiefungen 106 werden im Lichte des bevorzugten
Herstellungsverfahrens besser verständlich sein.
-
Jeder Gipfel 108 begrenzt,
wie gezeigt, einen Winkel α zwischen
den Tangenten zu den Vertiefungsoberflächen auf jeder Seite des Gipfels 108. Der
Winkel α variierf
von Gipfel zu Gipfel, und variiert entlang der Länge von jedem Gipfel 108.
Im allgemeinen liegt der Winkel α der
Gipfel 108 im Durchschnitt über etwa 60°, und, wegen der Untiefe der
Vertiefungen 106 mit niedrigem Verhältnis, bevorzugt über etwa
90°. Bei
der dargestellten Ausführungsform
liegt der Winkel α im
Durchschnitt über
eine behandelte Plattenoberfläche 104 hinweg
bei über
etwa 110°.
-
Der dargestellte Reflektor schließt ferner Kühlstrukturen
ein, um das Überhitzen
und Beschädigen
der Reaktorstrukturen zu verhindern. Der bevorzugte Reflektor 100 zum
Beispiel ist wünschenswerterweise
wassergekühlt.
Der dargestellte Reflektor 100 schließt tiefgebohrte Behälter 110 ein,
die parallel zu der gepunkteten Oberfläche 104 durch die Primärplatte 102 hindurch
verlaufen. Diese Behälter 110 mit
einem bevorzugten Durchmesser von 6 mm können mit einer Armaturvorrichtung
in den Seitenwänden
des Reaktors verbunden werden. Während des
Betriebs wird Wasser durch die Behälter 110 hindurch
zirkuliert, um den Reflektor 100 kühl zu halten.
-
Der dargestellte Reflektor 100 schließt auch Gasöffnungen 112 ein,
die senkrecht zu der gepunkteten Oberfläche 104 durch die
Dicke der Primärplatte 102 hindurch
verlaufen. Diese Öffnungen
umfassen Schlitze, die sich in der Nähe der Enden jeder länglichen
Lampe 56 befinden, wo die Umhüllung aus Quarz sich mit den
Kabeln überschneiden,
die den Strom an die Lampen 56 übertragen. Auf diese Weise
stehen zwei derartige Öffnungen 112 für jede Lampe 56 bereit.
Bei der dargestellten Ausführungsform
haben die Schlitze eine Breite von etwa 1,5 mm und erstrecken sich über eine
Länge von
etwa 50 mm. Während
des Reaktorbetriebs wird Kühlluft durch
die Gasöffnungen
getrieben, um die Kabelschnittstellen vor Überhitzung zu bewahren.
-
Eine sekundäre Platte 114 wird
parallel zu und in der Nähe
der Seite der Primärplatte 102 gegenüber der
gepunkteten Oberfläche 104,
bevorzugt in einem Abstand von etwa 40 mm von der Primärplatte 102 angeordnet,
getragen. Während
Kühlluft zwischen
die Primärplatte 102 und
die sekundäre Platte 114 strömen kann,
dient die sekundäre
Platte 114 dazu, jegliche Strahlungsenergie, welche durch die
Gasöffnungen 112 hindurch
gelangen kann, zu reflektieren. Die bevorzugte sekundäre Platte 114 umfaßt Aluminium.
-
Nunmehr unter Bezugnahme auf 4, wird ein Verfahren zur
Herstellung der gepunkteten Reflektorplatte 102 erläutert. Während die
Vertiefungen 106 in der Primärplatte 102 durch
jedes geeignete Verfahren gebildet werden können, umfaßt das bevorzugte Verfahren
das Entfernen von Material von einem ebenen Blech. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
wird das Entfernen von Material durch Kugelfräsen bewerkstelligt. Es versteht
sich jedoch, dass wie oben beschriebene Vertiefungen auch durch
eine Reihe anderer bekannter Methoden erzeugt werden können, wie
etwa durch Aufprallen lassen auf ein Metallblech, durch Giessen
oder durch Prägen
eines weichgemachten Blechs mit einem geeigneten Stempel.
-
Bei der folgenden Beschreibung wird
der Begriff „Hohlraum" verwendet, um die
theoretische Form zu beschreiben, die durch eine diskrete Frässtufe erzeugt
werden würde,
ohne dass dies als Übergriff
durch angrenzend gefräste
Hohlräume zählt. Hohlräume, die
durch einen Kugel-Stirnfräser erzeugt
werden, sind in der Ansicht von oben rund. Der Begriff „Vertiefung" wird verwendet,
um die Struktur in der Oberfläche 104 (3) des Endproduktes zu beschreiben,
welche teilweise durch aneinander grenzende Vertiefungen begrenzt
wird. Eine Vertiefung wird oft von kreisrund abweichen, wenn sie
von einer angrenzenden Vertiefung verkürt wird. Der Unterschied zwischen
Hohlräumen
und Vertiefungen wird besser unter Bezugnahme auf 5 und den beigefügten Text verständlich.
-
Unter Bezugnahme wiederum auf 4, wird, wie bei Schritt
120 angezeigt, anfänglich
eine im wesentlichen ebene Basisplatte bereitgestellt. Die Basisplatte
umfaßt
bevorzugt Metall und ist bei der dargestellten Ausführungsform
Messing. Es versteht sich, dass eine im wesentlichen ebene Platte
geringe unebene Unvollkommenheiten einschließen kann, ohne jedoch von dem
Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
Von der Oberfläche des Messingblechs wird durch
Fräsen 122 Material
entfernt, wodurch ein Hohlraum erzeugt wird. Das Fräsen 122 wird
automatisch durch ein Computerprogramm gesteuert, um Material bis
zu einer zufälligen
Tiefe innerhalb eines gewählten
Bereichs zu entfernen. Der Hohlraum wird bevorzugt bis zu einer
Tiefe zwischen etwa 12,7 bis 508 μm
(0,0005 und 0,020 inch), noch bevorzugter zwischen etwa 203 und
305 μm (0,008
und 0,012 Inch) gebildet. Die Tiefe des Hohlraumes wird in Bezug
auf die ursprüngliche
ebene Oberfläche
der Basisplatte statt in Bezug auf die sich ergebenden Spitzen gemessen.
-
Das zum Erzeugen des Hohlraumes verwendete
Fräswerkzeug
ist bevorzugt ein Kugel-Schaftfräser, obwohl
auch andere Formen möglich
sind. Der für
das Entfernen benutzte Kugel-Schaftfräser hat bevorzugt
einen Durchmesser von 1,59 bis 12,7 mm (1/16 bis ½ inch).
Um die dargestellte Reflektoroberfläche 104 zu erzeugen,
ist ein 9,53 mm – (3/8
Inch-) Kugel-Schaftfräser verwendet
worden, der üblicherweise
von Werkzeugmaschinenlieferanten zu beziehen ist. Eine beispielhafte
Fräsmaschine
ist auf dem Markt unter dem Markennamen "CNC Mill" erhältlich.
-
Bei Verwendung des bevorzugten ein
9,53 mm – (3/8
Inch-) Kugel-Stirnfräsers
führt das
Fräsen 122 bis
zu einer Tiefe von 203 bis 305 μm
(0,008 bis 0,012 inch) zu einem Hohlraum mit einer Breite von etwa
2,79 bis 3,30 mm (0, Behälter
110 bis 0,130 inch). Das Verhältnis
von Breite zu Tiefe ist somit größer als
3 : 1, bevorzugt größer als
5 : 1 und am meisten bevorzugt zwischen etwa 10 : 1 und 15 : 1.
Es wird auch begrüßt werden,
dass Kugel-Stirnfräser
mit zunehmender Grö ße größere Breite:
Tiefe-Verhältnisse
auf Kosten einer verringerten Lichtstreuwirkung produzieren werden.
-
Nachdem ein Hohlraum gebildet worden
ist, wird eine Entscheidung 124 getroffen, ob das Fräsen 122 eines
anderen Hohlraumes notwendig ist, um den gewünschten Abschnitt der Plattenoberfläche mit
der gepunkteten Oberfläche 104 (3) abzudecken, so dass im
wesentlichen kein flacher Punkt mehr übrigbleibt. Wenn die Basisplatte
noch nicht mit überlappenden
oder sich überschneidenden
Hohlräumen
bedeckt worden ist, wird die Platte seitlich überschritten 128 und der Fräser entfernt
wieder Material 122 von dem Blech, um einen anderen Hohlraum
zu erzeugen.
-
Vor dem Bewegen des Fräsers (oder
der Basisplatte) für
den nächsten
Hohlraum wird jedoch eine Bestimmung 126 hinsichtlich der
Größe des Seitenschritts
und Richtung des Schritts getroffen. Eine solche Bestimmung kann
erfolgen, indem man einfach die Oberfläche betrachtet und die flachen
Punkte bestimmt, welche Fräsen
erfordern. Die Schrittgröße kann
zufällig
aus einem vorbestimmten Wertebereich ausgewählt werden, für welche
sich überschneidende
oder überlappende
Hohlräume
gebildet werden. Alternativ dazu kann die Schrittgröße konstant
gehalten werden (z. B. bei 2,79 mm (0,110 inch), was die minimale
Hohlraumbreite ist, die durch den bevorzugten Kugel-Stirnfräser erzeugt
wird und im Bereich der Hohlraumtiefen liegt), während die zufällige Tiefe
der Hohlräume
zu einem in 3 dargestellten
zufälligen
Punktemuster führt.
In jedem Fall variiert der Abstand zwischen den Zentren benachbarter
gefräster
Hohlräume
zufällig
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs an Abständen.
-
Nach Bestimmung des Seitenschritts 126, wird
der Fräser
entsprechend der Bestimmung 126 übersetzt. Ein anderer Hohlraum
wird aus der Basisplatte gefräst 122,
und der Prozeß wird
wiederholt, bis die Plattenoberfläche mit sich überschneidenden oder überlappenden
Hohlräumen
bedeckt ist, wobei im wesentlichen keine unbehandelten Bereiche
oder flache Plateaus zwischen den Hohlräumen übrig bleiben.
-
In der Praxis brauchen die Schritte 122 bis 128 nur
einmal durchgeführt
zu werden, um an einem geeigneten Muster an Hohlräumen anzukommen und
die Ergebnisse dieses Prozesses zu programmieren, um einen wiederholbaren
Bearbeitungsschritt 129 zu erzeugen. Es ist an dem erfahrenen Handwerker,
entsprechend den Schritten 122 bis 128, ein Muster
an seitlichen Schritten und Tiefen zu errechnen oder experimentell
zu bestimmen, welches vollständig
einen Ausschnitt aus der Primärplatte 102 behandelt.
Die Kugelfräsmaschine
kann dann so programmiert werden, dass sie das Muster wiederholend
reproduziert.
-
Der Bearbeitungsschritt 129,
die zahlreichen Hohlraumfrässchritte 122 umfassend,
kann aus einem einzelnen Muster bestehen, das die gesamte Oberfläche bedeckt,
welche streuend reflektieren soll. Alternativ dazu kann jeder Bearbeitungsschritt 129 einen
Ausschnitt aus sich überlappenden
Hohlräumen
bilden, die weniger als die gesamte Plattenoberfläche bedecken.
Sol che Ausschnitte können dann
aneinander liegend gefräst
werden, um ineinanderzugreifen und im wesentlichen die gesamte Oberfläche der
Primärplatte 102 mit überlappenden Hohlräumen zu
bedecken, was zu dem gepunkteten Muster aus 3 führt.
-
5 stellt
schematisch eine Oberfläche
mit einem exemplarischen Muster aus Positionen dar, in welchen Hohlräume 140 (wobei
für die
bevorzugte Ausführungsform
jedes von oben betrachtet kreisrund ist) entsprechend der bevorzugten
Ausführungsform
gefräst
werden können.
Wie gezeigt, schließen
die Hohlräume 140 Regionen
ein, die sich miteinander überschneiden
oder sich überlappen 142,
was keine unbehandelten Oberflächen
zwischen den Hohlräume 140 übrig läßt. Die
Hohlräume 140 werden
so dargestellt, als ob sie nur teilweise eine Oberfläche der
Hauptreflektorplatte 102 bedecken, während eine Grenze der ursprünglichen
ebenen Oberfläche 144 den
behandelten Bereich umgebend verbleibt. Es versteht sich, dass die
Menge an unbehandelter Grenze, falls überhaupt vorhanden, von der
gepunkteten Fläche
abhängt,
die für
die Reflexion in der montierten Konfiguration notwendig ist.
-
Erneut Bezug nehmend auf 4, wird, sobald das gepunktete
Muster über
im wesentlichen die gesamte Plattenoberfläche hinweg produziert worden
ist, eine hochspiegelnde Oberfläche
erzeugt, indem die gepunktete Basisplatte überzogen wird 130. Bevorzugt
wird ein bekanntes galvanisches Überzugsverfahren
für diesen Überzugsschritt 130 verwendet.
Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die behandelte Basisplatte mit einer Anschlaggalvanisierung
aus Nickel, gefolgt von einer 2,54 μm – (0,0001 Inch -) Goldschicht
ausgestattet.
-
Wieder zurückkommend auf 3, führt
das Muster aus sich überlappenden
Hohlräumen 140 zu den
aneinander liegenden Vertiefungen 106. Die Vertiefungen 106 treffen,
wie in 3 gezeigt, an
den Gipfeln 108 zusammen. Wie aus 3 ersichtlich, die die ursprüngliche
ebene Oberfläche 144 der
Basisplatte in Phantomansicht zeigt, erscheint jeder Gipfel 108 innerhalb
eines Bereiches einer Hohlraumüberlappung 142.
Die exakte Position des Gipfels 108 ( 3) in dem Bereich der Überlappung 142 hängt von
den relativen Tiefen der sich überlappenden
Hohlräume 140 ab,
wie es auch der Winkel α der
Gipfel 108 tut.
-
3 erläutert ebenfalls,
dass die sich ergebenden Vertiefungen 106 Abmessungen haben,
die geringfügig
kleiner sind als die Hohlräume 140 sie haben
würden,
wenn es keine Überlappung
gäbe. Von
der seitlichen Abmessung her werden die Vertiefungen 106 teilweise
durch die zufällig
unterschiedlichen Grade an Überlappung 142 von
Hohlräumen 140,
die an verschiedenen Seiten gefräst
sind, begrenzt. Ein Grad an Übergriff
durch benachbarte Hohlräume 140 produziert
auf diese Weise Vertiefungen 106, welche geringfügig enger
sind (z. B. etwa 10–20%
enger) als es die entsprechenden Hohlräume 140 sind, die
zu deren Produktion gefräst
wurden.
-
Die Tiefe der Vertiefungen 106 (gemessen von
dem Niveau eines durchschnittlichen Gipfels 108 aus) wird
ebenfalls geringfügig
kleiner sein als die Tiefe des gefrästen Hohlraumes, welche von
der ursprünglichen
ebenen Oberfläche 144 der
Basisplatte aus gemessen wird. Auf grund der überlappenden Anordnung der
gefrästen
Hohlräume 140 (siehe 5), ist im wesentlichen
die gesamte ursprüngliche
ebene Oberfläche 144 durch
den Fräsprozeß entfernt
worden. Das Entfernen im wesentlichen der gesamten ebenen Oberfläche 144 gibt,
wie hier verwendet, an, dass weniger als etwa 5% der ursprünglichen
ebenen Oberfläche 144 übrig bleiben,
nachdem der Fräsprozess
abgeschlossen ist. Bevorzugt bleiben weniger als etwa 2% der ebenen
Oberfläche übrig, und
am meisten bevorzugt weniger als etwa 1%. Entsprechend verbleiben
im wesentlichen keine flachen Plateaus entlang der Vertiefungen 106.
Darüber hinaus schließen die bevorzugten kugelförmigen Vertiefungen 106 im
wesentlichen keine flachen oder ebenen Oberfläche in sich selbst ein. Wie
oben erwähnt,
schließen
diese Prozentsätze
jede ebene Oberfläche
in Flächen
aus, welche keine Strahlungsenergie reflektieren werden, wenn sie
in dem Reaktor montiert sind, einschließlich aller ebenen Grenzbereiche.
-
Während
das Verfahren zur Herstellung der dargestellten Ausführungsform
das Entfernen von Material von einer zuvor ebenen Oberfläche umfaßt, versteht
es sich, dass äquivalente
unregelmäßige Oberflächen erreicht
werden können,
indem man Material einer zuvor ebenen Oberfläche hinzufügt. So können zum Beispiel mehrere Erhebungen,
Kugeln oder etwas anderes auf einem Blech abgeschieden werden. In
diesem Fall würden
die Oberflächen zwischen
den Spitzen der Erhebungen auf der sich ergebenden reflektierenden
Oberfläche
ebenfalls Vertiefungen bilden. Im Gegensatz zu dem bevorzugten Fall
des Entfernens würden
die durch das Hinzufügen
von Material gebildeten Vertiefungen im allgemeinen konvexe statt
konkave Oberflächen
haben.
-
Wieder Bezug nehmend auf 1, wird beim Betrieb an
die Hitzeelemente 56 Strom geliefert, welche Strahlungswärmeenergie
erzeugen. Ein Teil der Strahlungsenergie gelangt durch die obere
Kammerwand 14 aus Quarz (ohne nennenswerte Hitzeabsorption
an der Wand 14) hindurch und fällt direkt auf das Substrat 20 oder
den Suszeptor 22. Ein größerer Teil der Energie jedoch
reflektiert von der oberen Wand 52 der oberen Hitzekammer,
welche den Reflektor 100 (3)
einschließt,
und von anderen reflektierenden Oberflächen außerhalb der Reaktionskammer 12.
Die gepunktete und hochspiegelnde Appretur der Reflektoroberfläche 104 reflektiert
die Strahlungsenergie streuend in einer Vielzahl von Richtungen.
Sobald die Reaktionskammer 12 von Reflektoren umgeben ist,
entweder ebenen oder behandelten, wird die reflektierte Strahlungsenergie letztlich
durch das Substrat 20 oder den Suszeptor 22 absorbiert.
-
Wegen der Lichtstreuung durch den
bevorzugten Reflektor 100 wandert das reflektierte Licht
in einer zufälligen
Vielfalt an Weglängen
bis zum Erreichen des Substrates 20 oder des Suszeptors 22. Dementsprechend
werden auf dem Substrat 20 keine heissen Punkte durch Überschneidungseffekte zwischen
direktem und reflektiertem Licht erzeugt. Die Form und Größe der Vertiefungen 106 werden ebenfalls
so gewählt,
dass Fokussierungseffekte verhindert werden. Das Abscheidungssubstrat 20 wird während des
CVD- oder anderer Verarbeitungsschritte einheitlich strahlungserhitzt.
-
Es versteht sich, dass die gepunktete
reflektierende Oberfläche 104,
welche in Bezug auf die obere Wand 52 der oberen Hitzekammer
beschrieben wurde, gleichermaßen
für das
streuende Reflektieren von Strahlungsenergie in der unteren Wand 62 der
unteren Hitzekammer wirksam ist. In ähnlicher Weise kann die beschriebene
reflektierende Oberfläche
bei anderen Anordnungen hinter den Hitzeelementen in Reaktoren einer
Reihe von Konfigurationen positioniert werden, so dass die reflektierte Strahlungsenergie
streuend auf ein Plättchen
in einer Kaltwand-Reaktionskammer
gerichtet wird. Andere die Reaktionskammer 12 aus Quarz
umgebende Oberflächen
können
ebenfalls mit einer gepunkteten reflektierenden Oberfläche versehen
werden, wie es für
die bevorzugte obere Wand 52 beschrieben wurde.
-
Auch kann bei anderen Anordnungen
eine Erhitzungskonstruktion gekrümmte
fokussierende Reflektoren einschließen, um die Strahlungswärme von
einigen Hitzeelementen zu fokussieren, während die oben beschriebene
reflektierende Oberfläche 104 hinter
anderen Hitzeelementen positioniert ist. So kann zum Beispiel Energie
von peripheren Hitzeelementen in einer oberen Hitzekammer nach unten
auf einen Temperaturkompensationsring fokussiert werden, um die
peripheren Hitzeverluste an Plättchenkanten
zu kompensieren, während
zentrale Hitzeelemente direkt das Plättchen streuend erhitzen. Getrennte
Konzentrierungslampen können
ebenfalls bereitgestellt werden, um Hitze auf Trägerkonstruktionen für das Plättchen und
das Substrat zu fokussieren. Das U.S. Patent Nr. 4,975,561 ausgestellt
an Robinson, beschreibt solche Strahlungswärme-Fokussierungselemente.
-
Darüber hinaus bietet die gepunktete
Oberfläche 104 mit
flacheren Vertiefungen 106 eine verhältnismäßig glatte Gesamtstruktur,
ohne scharfwinkelige Kanten, welche der Großmarkt zu produzieren neigt.
Ein Reinigungstuch kann den Boden der Vertiefungen 106 erreichen,
ohne an scharfen Oberflächen
zu verhaken und Fasern zurückzulassen.
Der Reflektor 100 kann auf diese Weise von Staub frei und
die Spiegeloberfläche 104 von
dunklen Punkten frei gehalten werden, welche ansonsten dazu neigen würden, uneinheitliche
Reflexionen zu erzeugen. Als ein Ergebnis folgt, dass die Ausfallzeit
für das
Reinigen des Reflektors 100 verringert und die Lebensdauer
des Reflektors verlängert
wird.