-
TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen und Verfahren zur
Durchführung
von chemischen Aufdampfverfahren (CVD-Verfahren) und betrifft insbesondere
eine Mehrzweckverarbeitungskammer, die an eine große Auswahl
von CVD-Verfahren angepaßt
werden kann.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
Fertigung von integrierten Schaltkreisen ist allgemein ein Verfahren
zur Ausbildung dünner
Filme und Schichten aus verschiedenen Materialien auf Wafern aus
Basishalbleitermaterial und zum selektiven Entfernen von Bereichen
derartiger Filme, um Strukturen und Schaltungen bereitzustellen.
Dotiertes Silicium ist ein typisches Basiswafermaterial. Es gibt
eine Anzahl bekannter Verfahren zur Abscheidung von Schichten bei
der IC-Fertigung; eines davon ist das chemische Aufdampfen (CVD).
-
CVD
ist ein bekanntes Verfahren zur Abscheidung von Dünnfilmen
und -schichten aus Materialien, die in Gas- oder Dampfform in ein
Verfahren eingebracht werden können.
Zum Beispiel kann Polysilicium aus Silangas, SiH4,
abgeschieden werden. Bekannt ist auch die Abscheidung von Wolframsilicid aus
einem Gemisch von Gasen, das Silan und ein wolframhaltiges Gas enthält, wie
z. B. Wolframhexafluorid. Reines Wolfram wird auch bei der Herstellung von
integrierten Schaltkreisen auf Siliciumwafern abgeschieden, manchmal
selektiv und manchmal in einem als "deckendes" Wolfram bekannten Verfahren quer über die
gesamte Oberfläche.
-
In
einem typischen CVD-Verfahren werden Wafer innerhalb einer abdichtbaren
Kammer auf Unterlagen aufgebracht, die Kammer wird abgedichtet und
evakuiert, die Wafer werden erhitzt, typischerweise durch Erhitzen
der Waferunterlage, und ein Gasgemisch wird in die Kammer eingeleitet.
Zum Beispiel werden bei dem deckenden Wolframverfahren Wolframhexafluorid
(WF6) und Wasserstoff als reaktive Gase
eingeleitet, und Argon kann als nichtreaktives Trägergas eingeleitet
werden. Das (WF6) ist die Quelle des abgeschiedenen
Wolframs.
-
Typischerweise
werden Gase in einem CVD-Verfahren während der Verarbeitung kontinuierlich
durchgeleitet. Die Temperatur eines zu beschichtenden Substrats
(Wafers) ist eine der Variablen, welche die chemische Reaktion steuern,
um die Abscheidung von Wolfram auf der Waferoberfläche zu bewirken.
Wichtig ist die Steuerung der Temperatur, der Konzentration verschiedener
Gase in dem eingeleiteten Gemisch und von Eigenschaften wie z. B., unter
anderen Variablen, der Gleichmäßigkeit
der Gasströmung über die
zu beschichtende Oberfläche. Eine
gleichmäßige Dicke
einer abgeschiedenen Schicht ist eine kritische Eigenschaft.
-
Während der
Entwicklung der CVD-Verarbeitung sind eine Anzahl verschiedener
Arten von CVD-Verfahren entwickelt worden. In einigen Verfahren
wird ein einziges Material abgeschieden, während in anderen Verfahren
eine chemische Vereinigung von Materialien oder ein Gemisch von
zwei oder mehreren Materialien durch Einleiten von Gasen, welche
die verschiedenen Materialien enthalten, abgeschieden werden kann.
-
In
vielen CVD-Verfahren sind die chemischen Reaktionen endotherm, und
die Abscheidung wird durch zugeführte
Wärme gesteuert.
In den meisten Fällen
wird bei dem Verfahren die Wärme
durch direktes Erhitzen des zu beschichtenden Substrats zugeführt. In
anderen Verfahren wird in der Verarbeitungskammer ein Plasma angeregt,
und Energie wird zugeführt,
um die notwendigen chemischen Reaktionen durch eine Hochfrequenzstromversorgung
zu steuern.
-
Historisch
haben die vielen Arten von Abscheidungsprozessen, die entwickelt
wurden, zu äußerst individuellen
und spezialisierten Abscheidungsvorrichtungen geführt, wie
z. B. Verarbeitungskammern und Vorrichtungen zur Zuführung von
Energie und Prozeßgasen.
Die Anlagenkonstruktion hat sich gleichfalls von Systemen mit einer
Kammer und einem Substrat zu Chargenverarbeitungssystemen entwickelt,
die in der Lage sind, mehrere Substrate gleichzeitig zu verarbeiten,
und schließlich
zu isolierten Einzelkammerverarbeitungsstationen, die mittels Robotertransportvorrichtungen
durch Luftschleusen und Hochvakuumtransportkammern versorgt werden,
wobei ein konstanter Strom von Substraten durch eine Folge von verschiedenen
Prozessen transportiert werden kann. Diese letzteren Systeme, die
eine isolierte sequentielle Verarbeitung von Substraten zulassen,
basieren auf Materialhandhabungsausrüstungen, die dem Fachmann als
Gruppenwerkzeuge bekannt sind. Auf diese letzteren Gruppenwerkzeugkonstruktionen
bezieht sich die vorliegende Erfindung.
-
In
der Halbleitergerätefertigungsindustrie
ist zur Zeit der vorliegenden Patentanmeldung die Konstruktion von
Gruppenwerkzeugen bis zu einem Punkt standardisiert worden, wo Module
von vielen verschiedenen Herstellern in einem einzigen System eingesetzt
werden können.
Zum Beispiel kann ein von einem Zulieferer hergestelltes Gruppenwerkzeugtransportsystem
an von anderen Zulieferern hergestellte Abscheidungs- und Aufbereitungsstationen
angepaßt
werden. Auf diese Weise ist eine sehr große Auswahl von Verarbeitungsstationen
entwickelt worden.
-
Diese
große
Anzahl von verfügbaren
Verarbeitungsstationen ist nicht immer ein Vorteil. Wenn es beispielsweise
notwendig wird, einen Prozeß oder die
Reihenfolge von Prozessen in einem auf Gruppenwerkzeugen basierenden
System zu ändern, müssen herkömmlicherweise
einige oder alle an eine Gruppenwerkzeugtransportvorrichtung angepaßten Verarbeitungsstationen
vollständig
entfernt und ausgetauscht werden. Dieses Verfahren der Umrüstung der
gesamten Architektur eines solchen Systems ist alles andere als
trivial und erfordert eine lange und anstrengende Folge von Aufgaben,
die alle Strom-, Gaszufuhr- und Steuerungsanschlüsse sowie den physischen Austausch
von Vakuumkammern und Vakuumpumpeinrichtungen beinhalten.
-
Was
zweifellos benötigt
wird, ist eine Mehrzweckverarbeitungskammer, die eine gemeinsame Plattform
zur Steuerung vieler verschiedener CVD- und plasmagestützter CVD-Prozesse
sowie von Aufbereitungsprozessen wie z. B. dem Trockenätzen bietet.
Eine derartige Mehrzweckverarbeitungsstation ist Gegenstand der
Offenbarung und der Lehren der vorliegenden Erfindung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verarbeitungsstation für ein Gruppenwerkzeugsystem
bereitgestellt, die aufweist: einen Verarbeitungskammerabschnitt, der
ein im wesentlichen kreisförmiges
unteres Ende mit einem ersten Innendurchmesser aufweist; einen Basiskammerabschnitt
unterhalb des Verarbeitungskammerabschnitts, wobei der Basiskammerabschnitt einen
Vakuumpumpanschluß und
einen Substrattransportanschluß sowie
einen zweiten Innendurchmesser zwischen dem kreisförmigen unteren
Ende der Verarbeitungskammer und dem Vakuumpumpanschluß aufweist,
der größer als
der erste Innendurchmesser ist; einen Substratträgersockel, der eine im wesentlichen
kreisförmige
obere Auflagefläche
mit einem kleineren Außendurchmesser
als dem ersten Innendurchmesser aufweist und durch eine dynamische
Vakuumdichtung, die eine Vertikalverschiebung zuläßt, an den
Basiskammerabschnitt unterhalb des Transportanschlusses angepaßt ist;
und ein Vertikalverschiebungsantriebssystem, das so angepaßt ist, daß es den
Substratträgersockel
verschiebt, um die obere Auflagefläche in eine Verarbeitungsposition, die
auf gleicher Höhe
mit dem im wesentlichen kreisförmigen
unteren Ende der Verarbeitungskammer liegt, oder in eine untere
Transportposition im Basiskammerabschnitt oberhalb des Pumpanschlusses und
unterhalb des Transportanschlusses zu bewegen. Wenn sich der Substratträgersockel
in der Verarbeitungsposition befindet, bilden der Außendurchmesser
des Substratträgersockels
und der größere erste
Innendurchmesser einen ersten ringförmigen Pumpdurchlaß mit einer
ersten ringförmigen
Fläche, die
eine erste begrenzte Pumpgeschwindigkeit von dem Verarbeitungskammerabschnitt
durch den Vakuumpumpanschluß festlegt,
und wenn sich der Substratträgersockel
in der unteren Transportposition befindet, bilden der Außendurchmesser
des Substratträgersockels
und der größere zweite
Innendurchmesser einen zweiten ringförmigen Pumpdurchlaß mit einer
zweiten ringförmigen
Fläche,
die größer ist als
die erste ringförmige
Fläche
und eine zweite Pumpgeschwindigkeit aus der Verarbeitungskammer zuläßt, die
größer ist
als die erste begrenzte Pumpgeschwindigkeit.
-
In
einigen Ausführungsformen
wird der erste Innendurchmesser durch einen auswechselbaren Ring
gebildet, wodurch eine schrittweise Veränderung der ersten Pumpgeschwindigkeit
durch Auswechseln von auswechselbaren Ringen mit konstantem Außendurchmesser
und unterschiedlichem Innendurchmesser ermöglicht wird. Außerdem ist
in einigen Ausführungsformen
eine ringförmige
Haube vorhanden, die einen Abschnitt des Substratsockels umgibt,
der an der im wesentlichen kreisförmigen oberen Auflagefläche beginnt
und sich unter der im wesentlichen kreisförmigen oberen Auflagefläche erstreckt,
wobei der Durchmesser der ringförmigen Haube
in der Höhe
der im wesentlichen kreisförmigen
oberen Auflagefläche
im wesentlichen gleich dem ersten Innendurchmesser ist, so daß, wenn
sich der Substratträgersockel
in der Verarbeitungsposition befindet, die ringförmige Haube mit dem ersten
Innendurchmesser zusammenpaßt
und den gesamten Gasstrom aus der Verarbeitungskammer zwingt, innerhalb
der ringförmigen
Haube zwischen der ringförmigen
Haube und dem Substratträgersockel
zu fließen.
-
In
einigen Ausführungsformen
ist ein abnehmbarer Deckel vorhanden, der ein oberes Ende der Verarbeitungskammer
verschließt,
wobei die dynamische Vakuumdichtung eine abnehmbare Dichtung ist,
so daß der
Deckel und die dynamische Vakuumdichtung demontiert werden können, wodurch das
Herausziehen des Substratträgersockels
aus dem Inneren des Basiskammerbereichs nach oben durch Verarbeitungskammerbereich
ermöglicht
wird. Der abnehmbare Deckel kann ein Gasverteilungssystem aufweisen,
um Verarbeitungsgase gleichmäßig über eine
freiliegende Fläche
eines auf dem Substratträgersockel
aufliegenden Substrats zu verteilen, wenn sich der Substratträgersockel
in der Verarbeitungsposition befindet.
-
Nach
einem Aspekt der Erfindung weist der Substratträgersockel eine zur oberen Auflagefläche parallele
Verschlußplatte,
die eine Vakuumgrenze für die
Verarbeitungskammer bildet, eine Heizplatte auf der von der Verschlußplatte
wärmeisolierten
Seite der Verarbeitungskammer und einen von der Heizplatte beabstandeten
und darüber
angeordneten, elektrisch isolierten Suszeptor auf, wobei der Suszeptor
die obere Auflagefläche
bildet. In einigen Ausführungsformen
ist die Heizplatte eine im wesentlichen kreisförmige Heizplatte mit getrennt
gespeisten inneren und äußeren Heizbereichen,
die eine Steuerung des Temperaturprofils quer über die Platte durch Stromzuführung zu
den getrennt gespeisten inneren und äußeren Heizbereichen ermöglicht.
Der innere Heizbereich kann durch eine oder mehrere durch die Heizplatte
hindurchgehende, kreisbogenförmige
Nuten von dem äußeren Heizbereich
getrennt sein.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1A zeigt
eine idealisierte Draufsicht eines dem Fachmann bekannten und in
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eingesetzten. Verarbeitungssystems auf
Gruppenwerkzeugbasis.
-
1B zeigt
eine geschnittene, größtenteils schematische
Vorderansicht einer herkömmlichen, dem
Fachmann bekannten CVD-Verarbeitungsstation.
-
2A zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Mehrzweckverarbeitungsstation
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2B zeigt
eine auseinandergezogene Darstellung der Mehrzweckverarbeitungsstation
von 2A.
-
2C zeigt
eine perspektivische, geschnittene Vorderansicht der Mehrzweckverarbeitungsstation
von 2A.
-
2D zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der Mehrzweckverarbeitungsstation
von 2A, dargestellt im Verarbeitungsmodus.
-
2E zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der Vorrichtung von 2A,
dargestellt im Transportmodus.
-
3 zeigt
eine geschnittene Vorderansicht eines Sockelelements von 2E,
das eine elektrische Durchführungsvorrichtung
aufweist.
-
4A zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der elektrischen Durchführungsvorrichtung
von 3.
-
4B zeigt
eine Schnittansicht durch eine Körpereinheit
der Durchführung
von 4A entlang der Schnittlinie 4B-4B von 4C.
-
4C zeigt
eine Draufsicht der Durchführungsvorrichtung
von 4A.
-
5A zeigt
eine Seitenansicht einer keramischen Isolatorbarriere von 3.
-
5B zeigt
eine Draufsicht der in der Seitenansicht in 5A dargestellten
Isolatorbarriere.
-
6A zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Zweizonenheizplatte in einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
-
6B zeigt
eine Draufsicht der Heizplatte von 6A. 6C zeigt
eine Seitenansicht der Heizplatte von 6A.
-
7A zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Anschlußstifts in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
7B zeigt
eine Stirnseitenansicht des Anschlußstifts von 7A.
-
7C zeigt
eine Schnittansicht der Anschlußstifts
von 7A und 7B.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1A zeigt
eine größtenteils
schematische Draufsicht eines Verarbeitungssystems auf Gruppenwerkzeug-Basis,
wie es sowohl nach dem Stand der Technik als auch bei der praktischen
Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Gruppenwerkzeug selbst
ist ein Materialhandhabungs- bzw. -beschickungssystem, das im wesentlichen
innerhalb einer Vakuumskammer 101 arbeitet. Eine Wafertransportvorrichtung 103 ist
so angeordnet, daß sie
von der Mitte der Vakuumskammer aus arbeitet, und ist so angepaßt, daß sie durch
Drehung und Verlängerung
Substrate, typischerweise Halbleiterwafer in IC-Fertigungsabläufen, nach
und von Verarbeitungsstationen bringt und holt, die in Punkten rund um
den äußeren Umfang
der im wesentlichen rundenn Vakuumtransportkammer 101 angebracht sind.
-
In
dem dargestellten System gibt es sechs Stationspositionen, die mit
1 bis 6 numeriert sind, und jede dieser Stationen ist durch eine
Montageflansch- und Spaltventilanordnung 102 an die Kammer 101 angepaßt. In diesem
Schema dienen zwei Stationen, 5 und 6, als Luftschleusen zum Einbringen
und zur Entnahme von Wafern in die und aus der Kammer 101,
die durch eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung unter Hochvakuum
gehalten wird, und die übrigen
vier Stationen 1-4 sind für die Verarbeitung verfügbar.
-
Wafer
werden durch die Ladeschleuse 104 von außen in die
Kammer 101 transportiert, dann typischerweise nacheinander
durch die vier Verarbeitungsstationen und durch die Entladeschleuse 105 zurück nach
außen
transportiert. Es ist jedoch nicht notwendig, die Wafer nacheinander
durch die vier Verarbeitungsstationen zu transportieren, da die Transportvorrichtung 103 in
der Lage ist, die Wafer in jeder gewünschten Reihenfolge einzubringen
und zu entnehmen.
-
1B zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der Station 106 von 1A,
die einige zusätzliche
typische Merkmale einer derartigen Verarbeitungsstation darstellt.
Die Station 106 basiert auf einer abdichtbaren Verarbeitungskammer,
die über
die angeflanschte Spaltventilvorrichtung 102 mit der Kammer 101 von 1A gekoppelt
ist. Über
diese Schnittstelle werden Wafer zur Verarbeitung in die Kammer 107 eingebracht
und nach der Verarbeitung aus der Kammer 107 entnommen.
Die Kammer 107 weist einen Vakuumpumpanschluß 109 auf,
durch den die Kammer evakuiert wird, sowie einen beheizbaren Herd 110 zur
Unterstützung
eines Wafers 111 während
der Verarbeitung. Bei der Verarbeitung verwendete Gase werden aus
einer Gaszufuhr- und -regelungseinheit 115 durch eine oder
mehrere Röhren 114 über einen
Ringverteiler 113 und einen Brausekopfverteiler 112 eingeleitet.
-
In
dem System von 1A wird die Kammer 101 jederzeit
durch kräftige
Vakuumpumpen ausgepumpt, um alle Volumina in der Kammer unter Hochvakuum
zu halten. Der Zweck ist, eine Verunreinigung durch atmosphärische Gase
zwischen den Verarbeitungsstationen zu vermeiden. Zu verarbeitende Wafer
werden in die Ladeschleusenkammer 104 eingebracht, typischerweise
in einem Träger,
und die Ladeschleuse wird auf einen Vakuumgrad in der Größenordnung
des Vakuumgrades der Kammer 101 evakuiert. Dann wird ein
inneres Ventil geöffnet,
und die Wafer können
dann durch die Transportvorrichtung 103 aus der Ladeschleuse
entnommen und zu einer der Verarbeitungsstationen 1–4 transportiert werden.
-
Typischerweise
wird während
der Verarbeitung in einer der Verarbeitungsstationen das Vakuumpumpen
gedrosselt, um den Druck der Verarbeitungskammer zu regeln, ohne
zu große
Mengen Prozeßgas
einzusetzen. Eine derartige Drosselung kann auf mehrere Arten erreicht
werden, unter anderem durch Ventile mit regelbaren Öffnungen.
In einem typischen Verfahrenszyklus werden nach Abschluß der Verarbeitung
Gase in der Einheit 115 durch Ventile abgesaugt (1B),
und die Drosseleinrichtung wird geöffnet, um die maximale Pumpgeschwindigkeit
in der Verarbeitungskammer zuzulassen. Der Zweck ist die Verminderung
des Gasdrucks in der Verarbeitungskammer auf einen Wert, der demjenigen
in der Transportkammer 107 nahekommt. Dann wird das Spaltventil
in der Vorrichtung 102 geöffnet, und die Transportvorrichtung 103 tritt
in die Verarbeitungskammer ein und entnimmt den verarbeiteten Wafer (111).
Der entnommene Wafer wird typischerweise mittels der Vorrichtung 103 zu
einer weiteren Verarbeitungsstation transportiert, dann wird ein
Wafer aus der Ladeschleuse oder aus einer anderen Verarbeitungsstation
eingesetzt und auf den Herd 110 gelegt, wonach sich die
Transportvorrichtung zurückzieht.
-
Sobald
sich ein neuer Wafer auf dem Herd in der Verarbeitungskammer befindet,
wird das mit der Vorrichtung 102 verbundene Spaltventil
wieder geschlossen und trennt die Verarbeitungskammer von der Transportkammer 101.
Dann werden Prozeßgase
aus der Einheit 115 durch eine oder mehrere Röhren 114 eingeleitet,
und die Pumpgeschwindigkeit wird gedrosselt.
-
Wie
oben kurz beschrieben, gibt es viele Prozesse, die in Verarbeitungsstationen
von der allgemeinen Art, die anhand der 1A und 1B beschrieben
wird, ausgeführt
werden. Zum Beispiel können
Reinigen, Ätzen,
Rückzerstäuben und
viele verschiedene Abscheidungsvorschriften durchgeführt werden.
Typischerweise wird jeder Prozeß durch
eine Kammer abgewickelt, die speziell für diesen Prozeß konstruiert
ist.
-
2A zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Mehrzweckverarbeitungsstation 201 nach einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die eine große Auswahl von Prozessen ausführen kann,
und 2B zeigt eine auseinandergezogene Darstellung
der Mehrzweckverarbeitungsstation von 2A. 2C zeigt
eine perspektivische, geschnittene Vorderansicht der in den 2A und 2B dargestellten
Mehrzweckverarbeitungsstation, gesehen aus einer anderen Perspektive
als der von 2A. 2D zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der Mehrzweckverarbeitungsstation
von 2A, dargestellt im Verarbeitungsmodus, und 2E zeigt
eine geschnittene Vorderansicht der Vorrichtung von 2A,
dargestellt im Transportmodus. Da die Mehrzweckstation in ihren
Ausführungsformen
eine relativ komplizierte Vorrichtung ist, sind mehrere Ansichten
und Schnitte bereitgestellt worden, um die Merkmale und Elemente
der Station besser zu veranschaulichen, und die folgenden Beschreibungen,
die sich auf die Mehrzweckverarbeitungsstation beziehen, lassen
sich am besten durch Bezugnahme auf alle bereitgestellten Ansichten
verstehen.
-
Wie
in erster Linie aus den 2A und 2B erkennbar,
wird die Mehrzweckverarbeitungsstation 201 an einem Gruppenwerkzeug
durch die Basiskammer 203 befestigt, die beim Zusammenbau
mit anderen Elementen eine Vakuumintegrität bietet. Die Basiskammer 203 weist
einen seitlich abgehenden Durchlaß 205 auf, der in
einem Flansch 207 endet, der für die Montage an einem Gegenflansch
an einer Gruppenwerkzeug-Transportvorrichtung angepaßt ist,
in der Weise, daß die
Station 104 an dem System 100 montiert wird (1A).
Ein Spaltventil ist nicht dargestellt und ist in dieser Ausführungsform
Teil der Gruppenwerkzeug-Vorrichtung, an welcher der Flansch 207 montiert
wird.
-
Eine
(in dieser Ausführungsform)
zylinderförmige
Verarbeitungskammer 204 wird an einem oberen Ende der Basiskammer 203 montiert,
wobei Vakuumdichtungen für
die Vakuumintegrität
an der Schnittstelle sorgen, und eine Deckeleinheit 261 wird am
oberen Ende der Verarbeitungskammer mit Vakuumdichtungen abgedichtet.
Die Deckeleinheit in dieser Ausführungsform
ist drehbar an der Verarbeitungskammer befestigt und weist außerdem eine Vorrichtung
zum Einleiten von Prozeßgasen
in die Verarbeitungskammer auf. Die Deckeleinheit und die dazugehörige Vorrichtung
werden weiter unten ausführlich
beschrieben. Für
den vorliegenden Abschnitt der Beschreibung ist es wichtig, festzustellen (2C und 2D),
daß die
Verarbeitungskammer zusammen mit der Deckeleinheit und einem Sockel ein
geschlossenes Verarbeitungsvolumen bereitstellt.
-
Unterhalb
der Basiskammer 203 ist eine Antriebseinheit 209 durch
einen horizontalen Flansch mit Vakuumdichtungen montiert. Der horizontale Flansch
ist Teil eines oberen zylinderförmigen
Gehäuses 211,
das einen seitlichen Auslaß 213 zur
Befestigung eines nicht dargestellten Vakuumpumpensystems aufweist.
Das obere Gehäuse 211 ist
wegen seiner starren Befestigung an der Basiskammer 203, die
ihrerseits starr an der Vakuumtransportkammer eines Gruppenwerkzeugs
befestigt ist, ein stationäres
Element, das Verstärkung
für andere
Elemente bereitstellt, wie aus der nachstehenden weiteren Beschreibung
klar werden wird.
-
Der
Zweck der Antriebseinheit ist, eine innere Sockelvorrichtung 215 (2B)
anzuheben und abzusenken. Die Sockelvorrichtung weist einen beheizten
Herd zur Unterstützung
und Wärmezufuhr
für einen
zu verarbeitenden Wafer auf. Wenn der Sockel sich in einer untersten
Position befindet, können
Wafer in die Basiskammer eingebracht und freigegeben werden, um
auf dem Herd aufzuliegen, und nachdem sich die Transportvorrichtung
durch die Verlängerung 205 zurückzieht
und das zugehörige
Spaltventil schließt,
kann der Sockel angehoben werden und bewegt den getragenen Wafer
nach oben in eine Verarbeitungskammer in die Verarbeitungsposition.
-
Die
Beziehung der Sockelvorrichtung 215 zur Antriebseinheit
ist am besten in den 2C, 2D und 2E erkennbar.
Die Sockelvorrichtung 215 weist einen oberen Abschnitt 217 mit
einer Heizplatte, einer elektrischen Isolierplatte und anderen Elementen
auf, die in nachfolgenden Abschnitten ausführlicher beschrieben werden.
Für die
gegenwärtige
Beschreibung der Antriebseinheit ist die Verbindung der Sockelvorrichtung
mit der Antriebseinheit von größtem Interesse.
-
2E zeigt
die Sockelvorrichtung 215 in ihrer untersten Stellung mit
einem auf dem oberen Abschnitt 217 der Sockelvorrichtung
aufliegenden Wafer 219. In dieser Stellung kann eine Transportvorrichtung
(103 in 1A) durch die Verlängerung 205 in
die Basiskammer eintreten und Wafer auf dem oberen Abschnitt der
Sockelvorrichtung aufnehmen und absetzen. Für die vorliegende Beschreibung kann
angenommen werden, daß der
Wafer 219 auf der Sockelvorrichtung abgesetzt worden ist.
-
Man
betrachte nun das obere Gehäuse 211 der
Antriebseinheit 209. Ein starres unteres zylinderförmiges Gehäuse 221 von
kleinerem Durchmesser als dem des oberen Gehäuses 211 erstreckt
sich unterhalb des oberen Gehäuses 211.
Die Sockelvorrichtung 215 weist eine obere Struktur 224 und
eine untere Verlängerung 225 auf,
die in einem Flansch 227 endet, an dem auch ein äußeres zylinderförmiges Element 223 montiert
ist, wodurch dazwischen ein ringförmiger Bereich entsteht. Das äußere zylinderförmige Element 223 ist
mit einem Lagermaterial ausgekleidet und so angepaßt, daß es eng
an dem unteren Gehäuse 221 anliegt,
wodurch eine vertikale lineare Führung
zum zuverlässigen
Anheben und Absenken der Sockelvorrichtung 215 ohne exzentrische Belastungen
ausgebildet wird.
-
Die
Vakuumintegrität
wird für
die gesamte Baugruppe aufrechterhalten, während für die Sockelvorrichtung durch
einen Metallbalg 233, der zwischen dem Flansch 227 an
einem unteren Ende und einem Flansch 229 abdichtet, der
durch seinen Außendurchmesser
an dem unteren Ende des unteren zylinderförmigen Gehäuses 221 fixiert wird,
vertikale Bewegungsfreiheit für
die Sockelvorrichtung zugelassen wird. Der Flansch 229 ist
stationär,
da er Teil des unteren Gehäuses 221 ist,
das an dem an der Basiskammer 203 montierten Gehäuse 211 angebracht
ist. Der Flansch 227 bewegt sich aufgrund seiner Anbringung
an der unteren Verlängerung 225 der Sockelvorrichtung 215 zusammen
mit der Sockelvorrichtung 215 auf und ab. Wenn die Sockelvorrichtung abgesenkt
wird, dehnt sich der Balg 233 aus, und wenn die Sockelvorrichtung 215 angehoben
wird, zieht sich der Balg 233 zusammen. Die Sockelvorrichtung
wird in ihrem vertikalen Weg durch den Innendurchmesser des Flanschs 229 und
hauptsächlich
durch die innere Lagerung innerhalb des Zylinders 223 beschränkt.
-
Hinsichtlich
der Antriebseinheit 209 und des Anhebens und Absenkens
der Sockelvorrichtung bleiben die Mechanismen zu beschreiben, durch
welche die Sockelvorrichtung 215 zwischen der untersten
Stellung (2E) und der obersten Stellung (2D)
verschoben wird. Wie hauptsächlich
aus 2A erkennbar, enthält die Antriebseinheit 209 in dieser
Ausführungsform
einen elektrisch betätigten und
betriebenen Schubantrieb 235, der einen ausfahrbaren Schaft 237 innerhalb
eines Führungsgehäuses 238 aufweist,
wobei der ausfahrbare Schaft nach Auslösung durch Steuersignale, die
von einem nicht dargestellten Steuerungssytem empfangen werden,
innerhalb des Gehäuses 238 ausgefahren und
eingezogen werden kann. Ein Ende des ausfahrbaren Schafts 237 ist
durch einen Gabelkopf 239 schwenkbar am oberen Gehäuse 211 der
Antriebseinheit befestigt. Eine Jocheinheit 241 mit einer U-förmigen Bahn umgibt den Körper des
Zylinders 223 (der fest an der Sockeleinheit 215 angebracht
ist) und ist an den Enden der U-förmigen Bahn an gegenüberliegenden
Enden einer Spannschiene 243 befestigt, und die Spannschiene
ist an dem Antriebsgehäuse 238 festgeklemmt.
-
Wie
nun aus den 2B und 2C erkennbar,
ist die Jocheinheit 241 im Eingriff mit zwei Lagern 245,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Zylinders 223 montiert sind. Wie aus 2B erkennbar,
ist in der Mitte des gekrümmten
Endes der U-förmigen
Bahn der Nockenbahn/Jocheinheit 241 ein Ende eines Verbindungsglieds 247 von
verstellbarer Länge
schwenkbar durch einen Gabelkopf 249 befestigt. Das gegenüberliegende
Ende des Verbindungsglieds 247 ist wieder durch einen Gabelkopf 251 an
dem Gehäuse 211 befestigt.
-
Wenn
in der oben beschriebenen Anordnung der ausfahrbare Schaft 237 ausgefahren
wird, dann wird die Jocheinheit wie ein Hebel mit der Befestigung
am Gabelkopf 249 als Drehpunkt bewegt, so daß der Zylinder 223 um
eine Distanz von etwa der halben Ausfahrlänge des Schafts 237 abgesenkt wird,
wodurch die gesamte Sockeleinheit bezüglich der Verarbeitungskammer
und der Basiskammer abgesenkt wird. Wenn der Schaft 237 eingezogen
wird, dann wird die Sockelbaugruppe entsprechend bezüglich der
Basis- und der Verarbeitungskammer angehoben.
-
Für den Fachmann
wird offensichtlich sein, daß es
andere Mechanismen gibt, durch welche die Sockelbaugruppe bezüglich der
Basis- und der Verarbeitungskammer verschoben werden kann, und daß es viele
verschiedene Änderungen
an den dargestellten Mechanismen gibt, die vorgenommen werden könnten, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise gibt es eine
Anzahl verschiedener ausfahrbarer Antriebe, die verwendet werden
könnten,
wie z. B. Druckluftzylinder, Druckluft-Öl-Systeme, Hydrauliksysteme
und dergleichen. Die beschriebene Ausführungsform sorgt für eine glatte
translatorische Bewegung und für
Genauigkeit.
-
Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sorgt die vertikale Bewegung
der Sockeleinheit, die eine untere Position zum Einlegen und zur
Entnahme von Wafern durch die Verlängerung 205 und eine
obere Position vorsieht, in der ein Wafer auf dem Sockel zur Verarbeitung
nach oben in die Verarbeitungskammer eingebracht wird, auch für eine zwischen
der oberen und der unteren Position unterschiedliche Pumpgeschwindigkeit.
Außerdem
lassen die Elemente, die dies ermöglichen, eine leichte Änderung
der aktuellen Pumpgeschwindigkeit in der Verarbeitungsposition zu.
Diese Merkmale lassen sich durch Bezugnahme auf die 2D und 2E am
besten verstehen.
-
Wie
aus den 2D und 2E ersichtlich, ist
an dem Punkt, in dem die Basiskammer 203 an die Verarbeitungskammer 204 anschließt, eine
ringförmige
Buchse 253 angeordnet. Der Innendurchmesser der Buchse 253 legt
die Fläche
eines ringförmigen Durchlasses 255 fest
(2D), der zwischen der Buchse 253 und
der Oberkante des Sockels 215 ausgebildet ist, wenn sich
der Sockel in der obersten Position befindet. Die Buchse 253 besteht
aus einem Material, das einen relativ niedrigen Wärmeleitungskoeffizienten
aufweist, und bietet daher Schutz für die Teile der Verarbeitungskammer
und der Basiskammer, die dem erhitzten Sockel am nächsten liegen, während sich
der Sockel in der (obersten)Verarbeitungsposition befindet.
-
In
Verbindung mit der Buchse 253 ist der Sockel 215 mit
einer ringförmigen
Ummantelung 257 ausgestattet, die an dem Sockel befestigt
ist und einen geformten Pumpring bildet. Wenn sich der Sockel 215 in
der obersten Position befindet, passt der obere Ring, den die Ummantelung 257 mit
dem Körper
des Sockels 215 bildet, durch den oberen Rand der in die
Buchse 253 eingreifenden Ummantelung an den Ring 255 an.
Aus 2D ist klar ersichtlich, daß der Durchlaß zum Auspumpen
der Verarbeitungskammer durch die seitliche Pumpauslaßöffnung 213 durch
die zwischen der Ummantelung 257 und dem Körper des
Sockels 215 gebildete ringförmige Passage erfolgt.
-
Wie
aus 2E ersichtlich, in welcher der Sockel 215 in
die unterste Position für
den Transport von Wafern in die und aus der Station bewegt worden ist,
ist klar, daß Gase
aus dem Verfahrensbereich immer noch durch den oben beschriebenen
Ummantelungsring fließen
können,
aber auch um die Außenseite
der Ummantelung herum durch den Bereich 259 und von dort
zum Bereich des Gehäuses 211 und
durch die Pumpöffnung 213 ausfließen können.
-
Dem
Fachmann ist bekannt, daß die
Pumpgeschwindigkeit nach der Verarbeitung und während des Wafertransports relativ
hoch sein muß und
während
der Verarbeitung auf eine niedrigere, geregelte Geschwindigkeit
gedrosselt werden muß,
um den Gesamtgasdruck während
der Verarbeitung sicherzustellen. In herkömmlichen Systemen wird dies durch
Drosseln von Ventilen und dergleichen erreicht, typischerweise im
Pumpkanal einer Kammer. Unter diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung
ergibt sich diese Differenz einfach auf Grund der Vertikalverschiebung
der Sockeleinheit mit der daran befestigen Pumpabdeckung. Unter
diesem Aspekt kann ein Drosselventil immer noch für die genaue
Regelung des Verfahrensdrucks verwendet werden.
-
Für den Fachmann
wird offensichtlich sein, daß eine
Konstruktion für
die Buchse und die Abdeckung nicht für eine große Vielfalt von CVD- und plasmagestützten CVD-Prozessen
sorgt, die unter Umständen
völlig
verschiedene Pumpgeschwindigkeiten im Prozeß erfordern. Bei der beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist es für einen anderen Prozeß lediglich
notwendig, den Sockel zu entfernen und die Abdeckung und die Buchse
auszutauschen, was während
einer planmäßigen Stillstandszeit
für Routinewartung
und Reinigung erfolgen kann. Außerdem
ist dieser Austausch wegen der außergewöhnlichen Konstruktion anderer
Aspekte der Kammer eine relativ einfache Angelegenheit, wie weiter
unten ausführlicher
beschrieben wird.
-
Wie
aus den 2A bis 2D erkennbar, wird
der Verarbeitungsbereich durch eine Deckeleinheit 261 verschlossen,
die einen Deckelring 263, einen Isolatorring 265 und
eine Gasdiffusoreinheit 267 aufweist. Die Gasdiffusoreinheit 267 weist
nicht dargestellte Öffnungen
zum Einleiten von Prozeßgasen, innere
Durchlässe
zum Weiterleiten der Prozeßgase zur
Verarbeitungskammer und die Diffusorelemente innerhalb des Verarbeitungsbereichs
zur gleichmäßigen Verteilung
von Prozeßgasen über einen
Wafer auf dem Sockel 2l5 auf, der sich in der Verarbeitungskammer
in Verarbeitungsposition befindet. Derartige Öffnungen, Durchlässe und
Verteilungselemente sind dem Fachmann bekannt.
-
Der
Diffusor 267 ist in einen Isolatorring 265 eingepaßt, der
für die
elektrische und Wärmeisolierung
der Diffusoreinheit sorgt und eine elektrische Vorspannung der Diffusoreinheit
bezüglich
anderer Elemente ermöglicht,
wie sie in verschiedenen Prozeßvorschriften
erforderlich ist. Eine solche Vorspannung kann z. B. angewandt werden,
um für
die Anregung der Prozeßgase
in der Kammer zu sorgen und ein Plasma zu erzeugen, wie in plasmagestützten CVD-Verfahren
bekannt. Der Isolatorring 265 schließt vakuumdicht an den Deckelring 263 und
den Diffusor 267 an, um die Integrität des Vakuums zu sichern und
außerdem
eine starre Deckeleinheit bereitzustellen. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist
die Deckeleinheit 261 mit einer entfernbaren Vakuumdichtung
schwenkbar an der Verarbeitungskammer 204 befestigt und
gewährt
relativ leichten und routinemäßigen Zugang
zur Reinigung und Wartung. In anderen Ausführungsformen kann der Deckel
anders befestigt sein und für
den Zugang vollständig entfernt
werden.
-
Wie
hauptsächlich
aus den 2D und 2E erkennbar,
kann der Zugang zum Inneren der Verarbeitungskammer durch Lösen und
Entfernen der Deckeleinheit 261 erfolgen. An der Unterseite
der Station 201 ist der Flansch 227 leicht zugänglich,
wobei der untere Abschnitt 225 am Flansch 227 befestigt
ist. Bei geöffneter
Deckeleinheit kann die Sockeleinheit 215 von dem Flansch 227 abmontiert
und durch das offene obere Ende aus der Verarbeitungsstation entfernt
werden. Dieses Merkmal bietet schnellen und einfachen Zugang zu
Teilen der Verarbeitungskammer, die gereinigt und gewartet werden müssen, und
außerdem
zum Austauschen von Buchsen und Abdeckungen, um neue und unterschiedliche
Verfahrensbedingungen bereitzustellen.
-
Wichtige
Verbesserungen gegenüber
dem Stand der Technik sind in der Architektur der oberen Abschnitte
des Sockels 215 bereitgestellt worden. 3 zeigt
einen Teilschnitt durch den oberen Bereich des Sockels 215 etwa
in der Position des gestrichelten Kreises 269 in 2D.
Wie oben beschrieben und insbesondere aus 2C erkennbar,
ist der Sockel 2l5 eine Baugruppe mit einer oberen Struktur 224 und
einer unteren Verlängerung
bzw. einem Fortsatz 225. Die obere Struktur 224 ist
am oberen Ende durch eine Verschlußplatte 226 verschlossen,
und die Elemente 225, 226 und 224 werden
mit Vakuumdichtungen montiert und ergeben eine im wesentlichen hohle
vakuumdichte Struktur. Die obere Verschlußplatte 226 trägt Heiz-
und Elektrodenelemente zur Aufnahme eines Wafers während der
Verarbeitung, wie weiter unten anhand von 3 ausführlicher
beschrieben. Die Verschlußplatte 226 der
Sockeleinheit 215 ist die Grundplatte in 3 und
ist wassergekühlt,
um die Betriebstemperatur für
Vakuumdichtungen zu halten, wie z. B. für herkömmliche O-Ringe und dergleichen,
sowie für
andere Elemente, die durch hohe Temperaturen beschädigt werden könnten.
-
Wie
hauptsächlich
aus 3 erkennbar, wird die Verschlußplatte 226 in dieser
Ausführungsform
an zwei Stellen durch eine einzige elektrische Durchführungseinheit 301 durchbrochen.
Eine solche Durchführung
ist in 3 dargestellt, aber in einer bevorzugten Ausführungsform
gibt es zwei derartige Durchführungen,
die eine einzige Heizplatte versorgen, die weiter unten ausführlich beschrieben werden
soll. Die Durchführungseinheit 301 ist
mit Vakuumdichtungen an die Verschlußplatte 226 angepaßt, um die
Vakuumintegrität
zu bewahren. Die Durchführungseinheit 301 in
einer Durchführung
der Verschlußplatte 226 liefert
elektrische Leistung an Heizelemente in einer Heizplatte 303,
die durch eine elektrische Isolatorplatte 305 auf Abstand
von der Verschlußplatte 226 gehalten
wird. Die Funktion der Heizplatte 303 besteht darin, Wärme für einen
Suszeptor 307 bereitzustellen, auf dem ein Wafer während der
Verarbeitung aufliegt.
-
Der
Suszeptor 307 ist eine hauptsächlich aus Graphit bestehende
Struktur, die einen hohen Wärmeleitungskoeffizienten
aufweist und in einem kleinen Abstand D1 von der Heizplatte 303 angeordnet ist.
Die Heizplatte 303 liefert Wärme für den Suszeptor 307 durch
Konvektion und Strahlung über
den Spalt D1, trägt
dazu bei, an dessen Oberfläche
und daher an der Oberfläche
eines Wafers eine relativ konstante Temperatur bereitzustellen,
und bietet außerdem
eine leistungsfähige
Elektrode für
eine hochfrequente elektrische Vorspannung. Der Suszeptor bildet
eine elektrische Einheit, die für
Prozesse, wo dies erforderlich ist, über eine in 3 nicht
dargestellte HF-Durchführung
vorgespannt wird.
-
Stromzuleitungen
zu dem Suszeptor, die mit zwei Durchführungen 301, einer
zweiten Durchführung
für HF-Strom
und verschiedenen anderen Röhren
und Steckverbindern verbunden sind, werden an den Bereich an der
Unterseite der Verschlußplatte 226 herangeführt, indem
sie durch den inneren Hohlraum der Sockeleinleit 215 nach
oben geführt
werden (siehe die 2C, D und E). Solche Zuleitungen
und Röhren
für die
Versorgung der Untereinheiten und Elemente des Sockels 215 mit
Strom und anderen Medien sind in diesen Ansichten aus Vereinfachungsgründen nicht
dargestellt und gehen gewöhnlich
von externen Strom- und Hilfsstoffversorgungen aus, wie sie dem
Fachmann bekannt sind.
-
In
der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform gibt es mehrere
andere vakuumdichte Durchführungen
durch die Verschlußplatte 226,
die aber in den Zeichnungen nicht konkret dargestellt sind. Dazu
gehören
Thermoelemente mit geeigneten Durchführungen zur Erfassung der Temperatur
von inneren Elementen und mindestens ein optischer Sensor zur Überwachung
der Temperatur des Suszeptors. Derartige Durchführungen sind dem Fachmann allgemein
bekannt. Außerdem
ist ein durch Druckluftzylinder betätigter Mechanismus zum Verschieben
einer Struktur von typischerweise drei Keramikstiften an die Heizelement/Suszeptor-Einheit angepaßt und dient
zum Anheben und Absenken eines Wafers von der bzw. auf die Oberfläche des
Suszeptors 307, um zu ermöglichen, daß eine Transportvorrichtung
unter einem Wafer ausfährt,
um Wafer auf die Suszeptorplatte abzusetzen oder davon aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Druckluftzylinder an die Unterseite der Verschlußplatte 226 so
angepaßt,
daß das
bewegliche Heft des Zylinders mittels einer Balgdichtung durch eine Öffnung in
der Verschlußplatte
ausgefahren werden kann. Der Druckluftzylinder hat einen Hub von 1,27 cm
(1/2 Zoll) und betätigt
eine unterhalb des Heizelements angeordnete Spinne, die drei Keramikstifte trägt, die
durch kleine Öffnungen
in dem Heizelement und der Suszeptorplatte ausfahren.
-
Wenn
der Sockel 215 zurückgezogen
wird, wie in 2E dargestellt, kann ein Wafer
transportiert werden, ein Wafer auf dem Suszeptor 307 kann von
der Oberseite des Suszeptors durch die oben erwähnten Keramikstifte abgehoben
werden, die durch den beschriebenen Druckluftzylinder betätigt werden.
Ein Transportarm (siehe 1A, Element 103) kann
dann unterhalb des auf den Stiften aufliegenden Wafers, aber oberhalb
des Suszeptors in die Verarbeitungsstation ausgefahren werden. Durch
Zurückziehen
der Stifte wird dann der Wafer auf den Transportarm abgelegt, der
dann zusammen mit dem Wafer zurückgezogen
werden kann. Der Prozeß kann umgekehrt
werden, um einen zu verarbeitenden neuen Wafer auf den Suszeptor
abzulegen.
-
Die
Durchführung 301 von 3 ist
in 4A isoliert dargestellt. Ein Keramikkörperabschnitt 403 wird
in dieser Ausführungsform
durch intermetallische Bindung mit einem Metallkörperabschnitt 405 verbunden,
der eine Dichtrille 407 für eine Vakuumdichtung aufweist,
wie z. B. einen O-Ring, und bildet einen einheitlichen Körper, der
durch eine geeignete Öffnung
in der Verschlußplatte 226 (3) abgedichtet
werden kann. Massive Nickeldrähte 409 werden
durch den Keramikkörperabschnitt 403 gleichfalls
durch intermetallische Bindung abgedichtet, wie dem Fachmann bekannt,
und werden in einem ausreichend großen Abstand von der Durchführung, damit
Wärmeleitung
kein Problem darstellt, mit herkömmlichen
Stromzuleitungen 411 verbunden, wie z. B. durch Löten.
-
Auf
der Vakuumseite der Durchführung 301 werden
die Nickeldrähte 409 mit
Buchsen 413 verbunden, die in Öffnungen 415 im Keramikkörperabschnitt 403 montiert
und für
die Aufnahme von Anschlußstiften
von der Heizplatte 303 (3) angepaßt sind.
Die Anschlußstifte
werden weiter unten ausführlicher
beschrieben. Die Buchsen 413 werden in vertikaler Richtung
durch die Drähte 409 fixiert bzw.
eingeschränkt,
die eine beträchtliche
Steifigkeit aufweisen. Die Öffnungen 415 haben
einen etwas größeren Durchmesser
als die Buchsen 413 und gewähren den Buchsen 413 seitliche
Bewegungsfreiheit (die Drähte 409 bieten
einen geringen Widerstand gegen seitliche Bewegung). Diese seitliche
Bewegungsfreiheit läßt bei der
Montage einer Heizplatte mit Anschlußstiften (wie weiter unten
beschrieben) an einer Verschlußplatte
eine gewisse seitliche Bewegung und Fehljustierung zu.
-
4C zeigt
eine Draufsicht der Durchführung 301 von 4A,
und 4B zeigt einen Schnitt durch die Körpereinheit
der Durchführung 301 entlang
der Schnittlinie 4B-4B von 4C, der
im wesentlichen um 90° gegen
den Schnitt von 4A gedreht ist. Die Schnittansicht 4B ist
entlang einer Nut 417 im Keramikkörperabschnitt 403 unterhalb
einer kreisförmigen
Vertiefung 419 dargestellt. Die Vertiefung 419 nimmt
einen kreisförmigen
Abschnitt der Heizplatte 303 auf, aus dem Anschlußstifte
hervorstehen, und die Nut 417 nimmt einen Umleitungsfortsatz 311 einer
keramischen Isolatortrennscheibe 309 auf, die dazu dient,
eine elektrische Sichtlinien-Wechselwirkung zwischen einzelnen Anschlußstiften
der elektrischen Durchfürung
zu verhindern.
-
Die 5A und
B zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht der keramischen
Isolatortrennscheibe 309, die einen ausreichend großen Gesamtdurchmesser
aufweist, um die Position beider Buchsen 413 zu umgeben.
Die Trennscheibe 309 weist in dieser Ausführungsform
kreisförmige Öffnungen 511 und 513 auf,
die so angepaßt
sind, daß sie
auf eine weiter unten ausführlicher
beschriebene Weise den Durchgang von an der Heizplatte 303 montierten
Anschlußstiften
zuläßt. Der
Umleitungsfortsatz 311 der Trennscheibe 309 erstreckt
sich als Trennwand quer über
den Durchmesser der Trennscheibe 309 in einem Winkel von
im wesentlichen 90° zum
flachen Körper
der keramischen Trennscheibe und ist so angepaßt, daß er in die Nut 417 eingreift,
wenn in der beschriebenen Ausführungsform
eine Heizplatte an einem Sockel montiert wird.
-
6A zeigt
eine perspektivische Ansicht der Heizplatte 303 von 3. 6B zeigt
eine Draufsicht der gleichen Heizplatte, und 6C zeigt eine
Seitenansicht. In dieser Ausführungsform
ist die Heizplatte 303 ein außergewöhnliches Zweizonen-Heizelement
mit einem inneren Bereich 603 und einem äußeren Bereich 605,
die durch zwei Kanäle 607 und 609 voneinander
getrennt sind, die durch die Dicke der Heizplatte hindurchgehen.
Der innere Bereich 603 ist so angepaßt, daß er annähernd dem Durchmesser eines
Wafers aufweist, der auf einen Suszeptor über dem Heizelement aufgelegt
werden soll, und der äußere Bereich 605 umgibt
im wesentlichen den übrigen
Bereich der Heizplatte. Die Heizplatte 303 ist in dieser
Ausführungsform
eine Keramikeinheit mit Dünnschichtheizelementen.
-
Auf
der Heizplatte 303 sind in dieser Ausführungsform zwei getrennte Buchsen-Anschlußstift-Strukturen 611 aufgebaut,
eine zur Versorgung des inneren Bereichs 603 und die andere
zur Versorgung des äußeren Bereichs 605.
Die Bereitstellung von zwei getrennten Bereichen, die unabhängig voneinander
gespeist werden können,
ermöglicht
die Abstimmung der Wärmeverteilung,
um Randeffekte bei der Erwärmung
eines Wafers auf einem Suszeptor zu bekämpfen, der über der Zweizonen-Heizplatte
liegt, wodurch die gleichmäßige Erwärmung eines
Wafers bis zum Außendurchmesser
ermöglicht
wird, ein wesentlicher Vorteil gegenüber Heizplatten nach dem Stand
der Technik.
-
Die 7A,
B und C stellen einen aussergewöhnlichen
Anschlußstift 701 dar,
der in der vorliegenden Ausführungsform
in Verbindung mit der oben beschriebenen Heizplatten- und Buchseneinheit
eingesetzt wird, wobei hauptsächlich
auf die 4A, B und C Bezug genommen wird. 7A zeigt
eine perspektivische Darstellung des Anschlußstifts 701, 7B zeigt
eine vergrößerte Endansicht,
und 7C zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie
7C-7C von 7B.
-
Der
Anschlußstift 701 weist
einen Gewindeabschnitt 703, einen Flansch 705 und
einen Stiftfortsatz 707 mit einem flexiblen Finger auf.
Die Gesamtlänge
in der vorliegenden Ausführungsform
beträgt etwa
1,27 cm (1/2 Zoll), wobei der Gewindeabschnitt und der Stiftfortsatz
jeweils etwa 0,635 cm (1/4 Zoll) lang sind; in anderen Ausführungsformen
können aber
größere oder
kleinere Anschlußstifte
verwendet werden. Das Gewinde für
den Gewindeabschnitt ist vorzugsweise ein Feingewinde, aber es können verschiedene
andere Gewindegrößen verwendet
werden.
-
In
der in den 7A, B und C dargestellten bevorzugten
Ausführungsform
ist der Stiftfortsatz 707 des Anschlußstifts 701 in 12
gleiche flexible Finger unterteilt, wie z. B. die dargestellten
Finger 709. Der Anschlußstift besteht typischerweise
aus einem chemisch widerstandsfähigen
Material, wie z. B. aus einer von mehreren Edelstahlsorten, und
wird auf eine dem Fachmann bekannte Weise wärmebehandelt, um für eine geeignete
Federspannung der Finger zu sorgen.
-
Wie
aus den 6A, B und C erkennbar, weist
jede Anschlußstiftstruktur 611 einen
erhöhten Steg 601 mit
zwei Gewindebohrungen auf. Eine Isolatortrennscheibe 309 wird
auf jeden erhöhten
Steg aufgesetzt, und die Anschlußstifte 701 werden
durch Öffnungen 511 und 513 in
der Isolatortrennscheibe so eingeschraubt, daß die Flansche 705 die
Isolatortrennscheibe an der Heizplatte abfangen und fixieren. Diese
Baugruppe ist in 3 deutlich dargestellt. Die
Heizplatte 303 ist so konstruiert, daß die Gewindebohrungen den
Eingriff jedes Heizplattenanschlußstifts mit einem entsprechenden
Heizelement in der Heizplatte ermöglichen. Für den Fachmann wird offensichtlich
sein, daß es
viele alternative Anordnungen gibt, die bei der Heizplattenkonstruktion realisiert
werden können,
um die beschriebene außergewöhnliche
Struktur zu nutzen.
-
Wie
wieder aus 3 ersichtlich, sind Durchbrüche mit
Durchführungen 301 in
der Verschlußplatte 226 in
der Struktur vorgesehen, die zu den Anschlußstiftstrukturen 611 einer
Heizplatte 303 passen muß. Wenn eine Heizplatte auf
eine Verschlußplatte
montiert wird, kommt der erhöhte
Steg 601 jeder Anschlußstiftstruktur
in Eingriff mit der kreisförmigen
Vertiefung 419 (siehe auch die 4A und 4B).
Gleichzeitig kommt der Umleitungsfortsatz 311 der Isolatortrennscheibe 309 in
Eingriff mit der Nut 417 und erzeugt eine Verbindung ohne
Sichtlinie. Wie oben beschrieben, lassen die Buchsen 413 an den
Drähten 409 der
Durchführung 301 eine
gewisse seitliche Bewegung zu, die zusammen mit den flexiblen Fingern
der Anschlußstifte
einen leichten und formschlüssigen
Eingriff sicherstellt.
-
In
der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsform gibt es zwei Anschlußstiftstrukturen,
die einen Stromanschluß zu
zwei getrennten Heizplattenbereichen in einer einzigen Heizplatte herstellen.
In dieser Ausführungsform
wird eine nicht dargestellte getrennte Struktur mit Einzelstiften,
die aber die gleiche Buchsen- und Stiftanordnung nutzt (jedoch mit
Einzelstiften) für
den Hochfrequenzanschluß für HF-Vorspannung
in plasmagestützten CVD-Prozessen
(PECVD-Prozessen) bereitgestellt. Für den Fachmann wird jedoch
offensichtlich sein, daß mehr
oder weniger Anschlußstiftstrukturen
vorhanden sein können
und daß eine
Durchführung
mit zwei Stiften durchaus auch für
die Hochfrequenz-Vorspannung verwendet werden kann.
-
Für den Fachmann
wird offensichtlich sein, daß viele Änderungen
an Detail und Maßstab
in den hierin beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Viele derartige
Veränderungen
sind bereits erwähnt
worden. Es gibt viele andere. Zum Beispiel gibt es viele Wafergrößen, die
gegenwärtig
bei der Fertigung von integrierten Schaltkreisen in Gebrauch sind,
und Verarbeitungsstationen gemäß den obigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
so konstruiert werden, daß sie
individuelle Wafergrößen oder
eine Auswahl von Wafergrößen aufnehmen.
Eine erfindungsgemäße Station
könnte
zum Beispiel so bemessen werden, daß sie Wafer mit einem Durchmesser
bis zu 30,5 cm (12 Zoll) oder mehr aufnimmt, aber mit einer Heizplattenstruktur
ausgestattet werden, die Wafer mit einem Nenndurchmesser von 20,3
cm (8 Zoll) angemessen, gleichmäßig und
rationell erhitzt.
-
Als
weiteres Beispiel für
die Breite der vorliegenden Erfindung bietet die weiter oben ausführlich beschriebene
Antriebseinheit 209 einen wirkungsgradgünstigen, stoßfreien
und äußerst langlebigen Antrieb
zum Anheben und Absenken einer Sockeleinheit in verschiedenen Umgebungen
der vorliegenden Erfindung. Immerhin gibt es viele Veränderungen an
diesem Antrieb, die angewandt werden könnten, und sogar völlig verschiedene
Antriebe, die unter Beibehaltung einer außergewöhnlichen Erfindungshöhe gegenüber dem
Stand der Technik in einigen Ausführungsformen eingebaut werden
könnten.
-
Als
weiteres Beispiel könnten
in vielen Elementen der vorliegenden Erfindung viele Materialien ausgetauscht
werden, wie z. B. das Material der Heizplatte und des Suszeptors.
Angesichts des breiten Bereichs von Veränderungen, die vorgenommen werden
können,
ist die Erfindung nur durch den Umfang der nachstehenden Patentansprüche beschränkt.