EP3278351A1 - Plasma-behandlungsvorrichtung für wafer - Google Patents

Plasma-behandlungsvorrichtung für wafer

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Publication number
EP3278351A1
EP3278351A1 EP16717581.9A EP16717581A EP3278351A1 EP 3278351 A1 EP3278351 A1 EP 3278351A1 EP 16717581 A EP16717581 A EP 16717581A EP 3278351 A1 EP3278351 A1 EP 3278351A1
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EP
European Patent Office
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wafer boat
wafers
elements
gas
wafer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16717581.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Klick
Ralf Rothe
Wilfried Lerch
Johannes REHLI
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3278351A1 publication Critical patent/EP3278351A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67313—Horizontal boat type carrier whereby the substrates are vertically supported, e.g. comprising rod-shaped elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32577—Electrical connecting means
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
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    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67326—Horizontal carrier comprising wall type elements whereby the substrates are vertically supported, e.g. comprising sidewalls

Definitions

  • the present invention relates to a treatment device for wafers which is suitable for generating a plasma between wafers accommodated therein.
  • the wafers are often both individual treatment processes as well as batch processes, ie. Processes in which multiple wafers are treated simultaneously suspended. Both for individual processes and batch processes, the wafers must each be brought to a desired treatment position. In batch processes, this is usually done by using the wafers in so-called boats, which have recordings for a large number of wafers. In the boats, the wafers are usually arranged parallel to each other. Such boats can be constructed differently, and often they only provide for receiving the lower edges of the respective wafers in such a way that the wafers are exposed upwards. Such boats may, for example, have chamfers to facilitate insertion of the respective lower edges of the wafers into the boats. Such boats are usually passive, meaning that in addition to a holding function, they have no further function during the processing of the wafer.
  • the wafer boat is formed by a plurality of electrically conductive plates, usually made of graphite.
  • the plates are in
  • Substantially arranged parallel to each other, and between adjacent plates receiving slots are formed for receiving wafers.
  • the mutually facing sides of the plates each have corresponding receiving elements for wafers, so that wafers can be accommodated on each of these sides.
  • pins are usually provided on each side of the plate facing another plate, which receive the wafer.
  • Adjacent plates of the wafer boat are electrically isolated from each other, and between directly adjacent plates becomes a high frequency AC voltage during the process
  • a plasma is to be formed between the plates and in particular between the wafers held on the respective plates in order to obtain a
  • plasma treatment such as plasma deposition or plasma nitriding of layers. It has been found that the initiation of a high frequency AC voltage, especially in the MHz range, is often associated with high losses, which in some cases can prevent the ignition of a plasma between wafers.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a plasma treatment apparatus for wafers, which allows an improved introduction of the high-frequency AC voltage.
  • the semiconductor wafer plasma processing apparatus is for semiconductor or photovoltaic applications, and includes a process space for housing a wafer boat having a plurality of electrically conductive wafers for the wafers, means for controlling a process gas atmosphere in the process space, and at least one power source can be connected to the wafer boat via a line guided into the process space.
  • the line is as Coaxial line is formed with a I nnenleiter and an outer conductor and between the inner conductor and the outer conductor, a dielectric is provided such that when exposed to high-frequency voltage, the propagation velocity and the wavelength of the electromagnetic see wave in the coaxial with respect to a corresponding propagation speed and wavelength of the electromagnetic Wave is reduced in the vacuum.
  • the above apparatus allows for improved introduction of high frequency waves into a wafer boat in a plasma processing apparatus.
  • the geometric length of the coaxial conductor ' is close to an odd multiple of ⁇ / 4 of the wavelength reduced by the dielectric.
  • the dielectric is formed from a plurality of dielectric elements, resulting in a simple construction.
  • the dielectric is made of a plurality of dielectric, preferably stratified in the propagation direction
  • the at least one voltage source of the type which is suitable for generating a high-frequency AC voltage in particular with a frequency in the MHz range and in particular in the range of 13.56 MHz.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a wafer boat
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the wafer boat according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the wafer boat according to FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic front view of the wafer boat according to FIG. 1;
  • FIG. FIG. 4 shows a schematic view of a plasma treatment apparatus with wafer boat according to FIG. 1 accommodated therein;
  • FIG. 5 is a schematic front view of a process chamber of the plasma treatment apparatus according to FIG. 4;
  • FIG. 3 is a schematic front view of the wafer boat according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a schematic view of a plasma treatment apparatus with wafer boat according to FIG. 1 accommodated therein;
  • FIG. 5 is a schematic front view of a process chamber of the plasma treatment apparatus according to FIG. 4;
  • Fig. 6 is a schematic plan view of a part of a gas supply of
  • FIG. 7 is a schematic front view of an alternative process chamber of the plasma processing apparatus of FIG. 4; FIG.
  • Fig. 8 is a schematic front view of another alternative
  • Process chamber of the plasma treatment apparatus of FIG. 4; 9 is a schematic front view of a further alternative
  • Fig. 10 is a schematic side view of an alternative wafer boat, for
  • FIG. 1 1 a to c schematic side views of parts of the alternative
  • FIG. 12 is a schematic plan view of a portion of the wafer boat of FIG. 9; FIG.
  • Fig. 13 is a schematic side view of another alternative
  • Wafer boats for use in a plasma treatment device
  • Fig. 14 is a schematic side view of a part of the alternative
  • Fig. 15 is a schematic plan view of another alternative wafer boat; 16 shows a schematic side view of a part of the wafer boat according to FIG.
  • FIG. 17 (a) and (b) are schematic cross-sectional views taken through a process chamber of a plasma processing apparatus of FIG. 4 with a wafer boat of FIG. 15 therein;
  • Fig. 18 is a schematic plan view of another wafer boat
  • FIG. 9 shows a schematic side view of a part of the wafer boat according to FIG. 19; FIG. and
  • FIG. 20 (a) and (b) are schematic cross-sectional views taken through a process chamber of a plasma processing apparatus according to FIG. 4 with a wafer boat according to FIG. 18 therein.
  • the formulation essentially based on parallel, perpendicular or angle specifications should include deviations of ⁇ 3 °, preferably ⁇ 2 °.
  • wafer is used for disc-shaped substrates, which are preferably semiconductor wafers for semiconductor or photovoltaic applications, but also substrates of other materials can be provided and processed.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a wafer boat 1
  • FIGS. 2 and 3 show a plan view and a front view, respectively.
  • the same reference numbers are used in the figures as far as the same or similar elements are described.
  • the wafer boat 1 is units by a "plurality of plates 6, contact-7 and clamping units 8 is formed.
  • the wafer boat 1 shown is specifically etc for a film deposition from a plasma, for example, Si3N4, SiNx, a-Si, and more particularly to a plasma
  • the plates 6 each consist of an electrically conductive material and are in particular formed as graphite plates, it being possible, depending on the process, to provide a coating or surface treatment of the plate base material
  • the plates 6 each have six recesses 10 as will be described in more detail below, although six notches are provided per plate 6 in the illustrated embodiment, it should be understood that a greater or lesser number may be provided. and lower edges, wherein in the upper edge, for example, a plurality of Notches may be formed to allow a position detection of the plates, as described in DE 10 2010 025 483.
  • a total of twenty-three plates 6 are provided, which are arranged on the corresponding contacting units 7 and clamping units 8 substantially parallel to each other
  • receiving slots 1 1 Between receiving slots 1 1 to form. Twenty-three plates 6 thus twenty-two of the receiving slots 1 1 are formed. However, in practice, 19 or 21 plates are often used, and the invention is not limited to a certain number of plates.
  • the plates 6 each have at least on their side facing an adjacent plate 6 groups of three receiving elements 12, which are arranged so that they can receive a wafer in between.
  • the groups of the receiving elements 12 are each arranged around each recesses 10 around, as schematically indicated in Fig. 1.
  • the wafers can be accommodated in such a way that the receiving elements respectively contact different side edges of the wafer.
  • a total of six groups of receiving elements for respectively receiving a semiconductor wafer are provided in the longitudinal direction of the plate elements (corresponding to the recesses 10).
  • the plates 6 each have a projecting contact lug 13, which serves for electrical contacting of the plates 6, as will be explained in more detail below.
  • two embodiments of plates 6 are provided which differ with regard to the position of the contact lugs 13.
  • the contact lugs 13 are each made in direct connection to the lower edge, while they are spaced from the lower edge in the other embodiment, wherein the distance to the lower edge is greater than the height of the contact lugs 13 of the plates of the other embodiment.
  • the two embodiments of plates 6 are alternately arranged in the wafer boat 1. As can best be seen in the view according to FIG. 2, the contact tabs 1 3 are thus located directly adjacent to one another. barten plates 6 in the arrangement of the wafer boat 1 on different levels.
  • the contact lugs 13 are in the same plane. As a result, two spaced contact planes are formed by the contact lugs 13. This arrangement allows directly adjacent plates 6 can be applied to different potential, while each second plate can be applied to the same potential.
  • the lying in a respective contact plane contact tabs 13 are electrically connected via contact blocks 15 of a highly electrically conductive material, in particular graphite, and arranged with a predetermined distance from each other.
  • contact blocks 15 of a highly electrically conductive material, in particular graphite, and arranged with a predetermined distance from each other.
  • at least one passage opening is provided in each case.
  • the clamping element 16 may consist of electrically conductive material which is not necessary.
  • the contact blocks 15 each preferably have the same length (in the direction that defines the distance between contact tabs 13 of the plates 6) corresponding to the width of two receiving slots 1 1 plus the width of a plate 6.
  • the contact blocks 15 are preferably formed so that they have a low thermal mass and in particular the sum of the contact blocks should have a lower thermal mass than the sum of the plates 6.
  • the combined thermal mass of the sum of the contact blocks and the sum contact noses 13 of the plates should be smaller than the thermal mass of the
  • the shank parts of the clamping element 19 are each dimensioned so that they can extend through corresponding openings of all plates 6 and respective spacer elements 22 located therebetween.
  • all plates 6 can then essentially be fixed parallel to one another.
  • there are also other clamping units with spacer elements 22 conceivable here, which arrange the plates 6 with interposed spacer elements 22 substantially parallel and jammed.
  • at 22 receiving slots and a total of 14 spacing elements 22 per slot (seven adjacent to the top edge and seven adjacent to the bottom edge) 308 spacer elements are provided.
  • the clamping elements 19 are preferably made of an electrically insulating material, while the spacer elements 22 preferably consist of an electrically conductive material.
  • the spacer elements 22 preferably consist of a high-resistance material, such that the spacer elements serve as a resistance element when a DC or low-frequency voltage of sufficient amplitude is applied, but in the case of Applying a high frequency voltage (to create a plasma between the plates) does not provide significant attenuation of the wave propagation.
  • a high frequency voltage to create a plasma between the plates
  • High frequency voltage is considered a range over 40 KHz, in particular over a MHz in particular in the range of 13.56 MHz considered, but also other frequency ranges would be possible.
  • the spacer elements can be made of doped silicon, polysilicon or another suitable material, which on the one hand is not impaired by the process and on the other hand does not affect the process, in particular does not introduce impurities into the process. While on the contact elements 1 5 d he plates 6 a group (overhead
  • FIG. 4 being a schematic side view of the treatment device 30
  • FIG. 5 shows a schematic front view of a process chamber structure
  • FIG. Fig. 6 shows a plan view of a gas supply line.
  • the treatment device 30 consists of a process chamber part 32 and a control part 34.
  • the process chamber part 32 consists of a tube element 36 which is sealed on one side and forms a process chamber 38 in the interior. The open end of the tubular element 36 dent to loading the
  • Process chamber 38 and it can be closed and hermetically sealed via a locking mechanism, not shown, as is known in the art.
  • the pipe element consists of a suitable Material that does not introduce impurities into the process, is electrically isolated and can withstand the process conditions of temperature and pressure (vacuum), such as quartz.
  • the tube member 36 has at its closed end gas-tight passages for the supply and discharge of gases and electricity, which may be formed in a known manner. However, corresponding inlets and outlets could also be provided at the other end or else laterally at a suitable location between the ends.
  • the tube member 36 is surrounded by a sheath 40, which is the
  • Tube member 38 thermally insulated from the environment.
  • a heating device such as a resistance heater, which is suitable to heat the tube member 36.
  • a heating device can also be provided, for example, in the interior of the tubular element 36, or the tubular element 36 itself could be designed as a heating device.
  • an external heating device is preferred and in particular one which has different, individually controllable
  • receiving elements not shown in greater detail are provided, which form a receiving plane for receiving a wafer boat 1 (which is only partially shown in FIG. 4), which may be of the above type, for example.
  • the wafer boat can also be inserted into the tubular element 36 so that it rests on the wall of the tubular element 36.
  • the wafer boat is held substantially above the receiving plane and is arranged approximately centrally in the tubular element, as can be seen for example in the front view of FIG.
  • the wafer boat as a whole in the loaded state, can be brought in via a suitable handling mechanism (not shown) the process chamber 38 are traded in and out of it.
  • a suitable handling mechanism not shown
  • an electrical contact with in each case at least one contact block 15 of each of the groups of plates 6 is automatically produced, as will be explained in more detail below.
  • a lower gas guide tube 44 and an upper gas guide tube 46 are further provided which are made of a suitable material such as quartz.
  • the gas guide tubes 44, 46 extend in the longitudinal direction of the tubular element 36 and at least over the length of the wafer boat 1.
  • the gas guide tubes 44, 46 each have a round cross section and are each arranged in the transverse direction approximately centrally below or above the wafer boat 1.
  • the gas guide tubes 44, 46 are at their closer to the closed end of the tube member 36 lying end with a gas supply unit or a Gasab fertil- unit in combination, as will be explained in more detail below.
  • the respective opposite end of the gas guide tubes 44, 46 is closed.
  • a short gas guide is conceivable in which, for example, gas is introduced only at one end of the tubular element and is distributed by diffusion and / or pumped via a vacuum connection (preferably at the opposite end of the tubular element 36).
  • the lower gas guide tube 44 has a plurality of openings 48 through which gas can escape from the gas guide tube.
  • the openings are all located in an upper half of the gas guide tube, so that a gas emerging therefrom has an upward component.
  • the openings should be formed in an area in the longitudinal direction of the gas guide tube 44, which has at least a length corresponding to the length of the wafer boat.
  • the region has a greater length than the wafer boat and is arranged so that the area goes beyond the ends of the wafer boat.
  • the sum of the area of the openings 48 is smaller than the cross-sectional area of the gas guide tube 44.
  • Gas guide tube 44 between 30 and 70% and in particular between 40 and 60%.
  • a constant pressure then arises in the gas feed pipe 44 and a uniform gas distribution over the apertured region can be achieved.
  • a spacing of the rows of openings 48 of approximately 5 mm is considered with an opening diameter of approximately 1.5 mm.
  • the distance between the centers of the respective openings of the different rows is measured. The distance can also be chosen differently and especially at lower
  • the distance could be larger.
  • the distance should be less than 5 cm, preferably less than 2 cm and in particular less than 1 cm.
  • the upper gas guide tube 46 has a similar structure with openings, in which case the openings are formed in the lower half.
  • the gas guide tubes 44, 46 may be identical, but arranged in a respective different orientation, so that the openings point respectively to the wafer boat 1.
  • both the openings in the lower gas guide tube 44 and the upper gas guide tube 46 to the receiving space i. the area where a properly inserted wafer boat is placed.
  • a different arrangement or different shapes of the openings for example, slots to provide.
  • gas guide tubes 44, 46 By means of such gas guide tubes 44, 46, a good homogeneous gas distribution within the process chamber can be achieved, in particular also in the receiving slots 11 of the wafer boat.
  • the lower gas guide tube is acted upon with gas, while gas is drawn off via the upper gas guide tube 46 gas.
  • the lower gas guide pipe 44 ensures a good distribution of gas below the wafer boat, and the suction on the upper gas guide tube 46 ensures that the gas between the plates 6 of the wafer boat 1 is transported upwards.
  • two optional, movable deflecting elements 50 are provided in the process space.
  • the deflection elements 50 which are not shown in FIG. 4 for ease of illustration, have an elongated configuration.
  • the deflecting elements 50 extend in the longitudinal direction of the process tube 36 and preferably have a length which corresponds at least to the length of the wafer boat.
  • the deflecting elements 50 should preferably have a length which corresponds at least to the length of the region of the lower gas guiding tube 44 in which the openings 48 are formed.
  • the deflection elements 50 are arranged below and in the transverse direction laterally to the wafer boat 1 in the process chamber 38.
  • the deflecting elements 50 are each rotatably mounted and can by means of an adjustment mechanism, not shown, between a first position, which is shown in Figures 5 and 7 to 9 with a solid line, and a second position shown in Figures 5 and 7 to 9 is shown with a dashed line. In the first position, the baffles substantially prevent gas flow laterally around the wafer boat while allowing one in the second position.
  • the adjustment mechanism may, for example, be adjusted to the pressure in the
  • Process chamber 38 be responsive mechanism that brings the deflecting elements 50, for example, automatically at a certain negative pressure in the process chamber 38 in the first position. But there are also other adjustment mechanisms that are mechanically or electrically operated conceivable, for which then appropriate supply lines for the control must be provided.
  • Figures 7 to 9 show schematic front views of alternative process chamber structures, which differ only in terms of the shape and / or number of gas guide tubes. In the embodiment according to FIG. 7, in each case two lower and two upper gas supply pipes 44, 46 . intended.
  • the lower gas guide tubes 44, 44 lie in a horizontal plane below the wafer boat 1 and are arranged symmetrically with respect to a vertical center plane of the process chamber. With regard to the openings, they can be constructed and arranged equal to the gas guide tube described above.
  • the upper gas guide tubes 46, 46 lie in a horizontal plane above the wafer boat 1 and they are also arranged symmetrically with respect to a vertical center plane of the process chamber. In particular, in this or a similar arrangement with several lower gas guide tubes for the gas supply via the different gas guide tubes different gases can be introduced into the process chamber 38, which thus mix only in the process chamber to avoid premature reaction within the gas supply.
  • the gas guide tubes 44, 46 each have an elliptical cross-sectional shape, wherein the respective major axes are arranged horizontally.
  • the gas guide tubes 44, 46 are in turn centrally below or above the wafer boat. 1 In other words, they are arranged symmetrically with respect to a vertical center plane of the process chamber. With regard to the openings, they can be constructed and arranged essentially the same as the gas guide tubes described above.
  • the lower gas guide tubes 44 are below the wafer boat 1, wherein the two exits lie in a plane while the middle is slightly offset downwards. But it would also be another arrangement possible. Regarding the openings they can be constructed and arranged equal to the gas guide tube described above.
  • the upper gas guide tube 46 lies above the wafer boat 1 and has an elliptical cross-sectional shape, as in FIG. 8, and is arranged symmetrically with respect to a vertical center plane of the process chamber. Alternatively, several gas guide tubes or another form of the gas guide tube could also be provided here.
  • different gases can be introduced into the process chamber 38, which thus mix only in the process chamber to avoid premature reaction within the gas supply.
  • a first gas can be introduced via the outer gas guide tubes 44, while a second gas is introduced via the middle. The arrangement allows a good and homogeneous mixing and distribution of the gases.
  • the control part 34 of the treatment device 30 has a gas control unit 60, vacuum control unit 62, an electrical control unit 64 and a temperature control unit, not shown, which can all be controlled jointly via a higher-level control, such as a processor.
  • the temperature control unit is in communication with the heater unit, not shown, to primarily control the temperature of the pipe member 36 and the process chamber 38, respectively.
  • the gas control unit 60 communicates with a plurality of different gas sources 66, 67, 68, such as gas cylinders containing different gases.
  • gas sources 66, 67, 68 such as gas cylinders containing different gases.
  • three gas sources are shown, of course, any other number may be provided.
  • the gas sources di-chlorosilane, tri-chlorosilane, SiH 4 , phosphine, borane, di-borane, German. (GeH4), Ar, H 2, N 2 TMA NH 3l and various other gases at respective inputs of the gas control unit 60 disclosestellen.
  • the gas control unit 60 has two outputs, wherein one of the outputs is connected to the lower gas guide tube 44 and the other with a pump 70 of the vacuum control unit 62.
  • the gas control unit 60 Connect outputs and control the flow of gas, as is known in the art.
  • the gas control unit 60 in particular via the lower gas guide tube 44 introduce different gases into the process chamber, as will be explained in more detail below.
  • the vacuum control unit 62 consists essentially of the pump 70 and a pressure control valve 72.
  • the pump 70 is connected via the pressure control valve 72 to the upper gas guide tube 46 and can thereby pump off the process chamber to a predetermined pressure.
  • the connection from the gas control unit 60 to the pump serves to dilute process gas pumped from the process chamber, optionally with N 2 .
  • the electric control unit 64 has at least one voltage source suitable for providing, at an output thereof, at least one of a DC voltage, a low frequency voltage, and a high frequency voltage.
  • the output of the electrical control unit 64 is connected via a line to a contacting unit for the wafer boat in the
  • the line is introduced through a corresponding vacuum and temperature suitable passage through the sheath 40 and into the tube member 36.
  • the line is in particular designed so that they as
  • Coaxial line 74 is formed with an inner conductor and an outer conductor. Over the length of the coaxial line 74, there is approximately the outside
  • Wave propagation is between plate pairs (planar waveguide) but with a different wavelength, depending on the presence and type of plasma.
  • a suitable dielectric which, when subjected to high-frequency voltage, reduces the propagation velocity and the wavelength of the electromagnetic wave in the coaxial conductor relative to a corresponding propagation velocity and wavelength of the electromagnetic wave in a vacuum.
  • the reduction of the propagation velocity and the wavelength of the electromagnetic wave in the coaxial conductor relative to a corresponding propagation velocity and wavelength of the electromagnetic wave in vacuum is equivalent to increasing the effective electrical length of the coaxial conductor 74 relative to the vacuum wavelength.
  • the geometric length of the coaxial sander should be close to an odd multiple of ⁇ / 4 of the wavelength reduced by the dielectric, or in other words, the effective electrical length of the coaxial conductor close to an odd multiple of ⁇ / 4 be set to the wavelength of the applied frequency.
  • inner and outer conductor can be made a certain setting.
  • the inner and outer conductors of coaxial conductors usually have a round cross-section, the term coaxial conductor, as used in the present application, should also include inner and / or outer conductor with other cross-sections.
  • the inner and / or outer conductors may have rectangular or oval cross-sections and extend along a common longitudinal axis.
  • the local propagation velocity of the high - frequency wave and thus integrally the effective electrical length of the Coaxial conductor 74 depends substantially on the dielectric between the inner and outer conductors. As the dielectric constant increases, the propagation velocity decreases with 1 / ( ⁇ ⁇ ) 1 2 and, accordingly, the effective electrical length of the coaxial conductor 74 increases.
  • a desired average dielectric constant can be set over the length by suitably arranging short insulator pieces of different dielectric constant over the length.
  • the insulator pieces may have a shape corresponding to the inner and outer conductors, such as a ring shape, which allows sliding on the inner conductor.
  • the coaxial line 74 leads substantially to the contact areas of the wafer boat 1.
  • the inner and outer conductors are connected in a suitable manner to the different groups of plates 6.
  • the wave propagation between the plate pairs influences the properties of the depositing plasma, for example in the homogeneity / uniformity over the wafer and the wafer boat,
  • the contact lugs 13 of the wafer boat 1 should be reduced for the coupling of high-frequency power as possible in mass and length to keep the local heat capacity and Zu effetsindukt technically as low as possible, in particular by the sum of the contact lugs 1 3 in combination with the contact elements
  • the impedance of the corresponding supply inductance at the operating frequency should be less than half and preferably less than 1/10 of the impedance of the plate stack of the plates 6.
  • FIGS 10 to 12 show an alternative wafer boat 100 that in a plasma treatment apparatus 30 of the above type but also in classic Plasma treatment devices can be used.
  • the wafer boat 100 is formed by electrically conductive support unit 1 01 with a plurality of electrically conductive pads 102, 104, for example made of graphite or another good electrically conductive material, an insulated guide unit 106.
  • the support unit 01 and the insulated guide unit 106 are connected via insulated connecting elements 108 and thus jointly form the wafer boat 100.
  • FIG. 1 a shows a schematic side view of the support 102
  • FIG. 1 b shows a schematic side view of the support 104
  • FIG. 1 c shows a schematic side view of the supports 102, 104 in an end arrangement.
  • the supports 102, 104 each have an elongated base body 10 with a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the main body 1 10 has in each case a straight central part, in the upper side of a slot 12 for receiving wafers (W) is formed. In the longitudinal direction of the slot 1 2 is dimensioned so that it can accommodate six wafers (W) side by side with a predetermined distance, as can be seen in Fig.
  • the slot depth is chosen to be less than or equal to a conventional edge margin in wafer production and is thus about 1-5 mm.
  • the width of the slot is in turn selected so that two wafers (W) to be processed can be received back-to-back therein, as indicated in the plan view according to FIG. 12.
  • the slot 1 12 may be inclined transversely to the longitudinal direction by 1 ° to 2 °, so that a wafer pair received therein is slightly inclined in the slot 1 12.
  • At their longitudinal ends (adjacent to the slot 1 12 having central portion 1 1 1) have the respective base body 1 0 end portions 1 14, which are offset with respect to the central portion 1 1 1 in the plane up or down.
  • the end portions 1 14 of the support 102 are offset upwards and the end portions 1 14 of the support 104 down, as shown in Figures 1 1 a and 11 b is clearly visible.
  • the end pieces lie 1 14 of the pads 102 in an upper level and the end portions 1 14 of the
  • Pads 104 in a lower level, as shown in Fig. 1 1 c can be seen.
  • each have a plurality of transverse bores 116 are provided, which serve for the implementation of clamping elements 1 18, and 120, respectively. These can be of the type described above with head and shaft part, which can interact with counter-elements. While the clamping elements 1 18 are used in the central region 1 1 1, the clamping elements 120 are used in the region of the end parts 1 4.
  • a plurality of, for example, 22 of the pads 102, 104 are arranged transversely to their longitudinal extent parallel to one another, with the pads 102 and 104 alternating in the assembly.
  • Middle region 1 1 1 of the pads 102, 104 spacers are provided between directly adjacent pads 102, 104, which are aligned with the transverse bores 16 1. These spacers are sleeve-shaped and are dimensioned so that they are plugged in the assembled state of the wafer boat 100 on the shaft portion of the clamping element 1 18.
  • the spacers may be electrically insulating or else electrically conductive, such as the spacer elements 22 of the wafer boat 1 described above, if they are to have a similar heating function.
  • each electrically conductive sleeves 124 are provided, which are dimensioned so that they can be plugged onto the shaft portion of the clamping elements 120.
  • the sleeves each have a length equal to the length of two spacers plus the width of a support.
  • they are capable of electrically connecting two pads 102, 102 or 104, 104 in the array respectively.
  • the pads 102 form a first group of pads, each electrically connected, and the pads 104, a second group of pads, each electrically connected. This in turn allows the application of a voltage between the different groups, as well as the wafer boat.
  • the guide unit 106 is formed by two elongate holding members 130 and seven guide rods 132 each made of a dielectric material.
  • the holding elements 130 and the guide rods 132 may be made of ceramic or quartz, for example.
  • the holding elements 130 each have an elongated configuration with a length substantially equal to the length of the supports 102, 104 and they extend substantially parallel to the supports 02, 104, wherein the holding elements 130 are arranged higher than the supports 102, 104.
  • the guide rods 13 extend perpendicularly between the holding elements 130, as can be seen in the plan view according to FIG. 12, and are connected to them in a suitable manner.
  • the guide rods 132 may have a circular cross-section, but other shapes are possible.
  • the guide rods 132 each have a plurality of notches 134 which are dimensioned to receive and guide an edge region of wafer pairs W, W, in particular an edge scraping region thereof.
  • the guide rods 132 are spaced so that they can each receive a wafer pair W, W therebetween, as indicated in FIG. 12. It should be noted that the plan view of FIG. 12 does not fully show the wafer boat 100 and the wafer boat is only partially loaded to simplify the illustration.
  • the notches 134 are in the transverse direction of the
  • Notches 134 correspondingly slightly offset from the slots 1 2, to allow a recording of the wafer pairs W, W in a slightly inclined position.
  • the support unit 101 consisting of the connected supports 102, 1 04 and the insulated guide unit 1 06 consisting of the holding elements n 130 and the guide rods 132 are connected in the end regions in each case via insulated connecting elements 108.
  • the connecting elements 108 each have a plate shape and they work with the clamping elements 1 18 and 120 and additional clamping elements for the connection. Together with the holding member 130 together to fix the assembly as a whole, and thus to form the wafer boat 100.
  • the wafer boat 1 00 can be used in the same way as a classic wafer boat, or also in the form described below, when the spacers are electrically conductive, such as the spacers 22 in the wafer boat 1.
  • the wafer boat 100 does not take the wafers between plates, but leaves them essentially free. As a result, heating of the wafers can be improved. This is further promoted by a reduced thermal mass of the wafer boat 100 compared to wafer boat 1.
  • the back-to-back arrangement of the wafer pairs can contribute to improved slip freedom of processed wafers. Furthermore, this may optionally the transverse dimensions of the wafer boat at the same
  • FIG. 13 shows a schematic side view of a loaded wafer boat
  • FIG. 14 shows a schematic side view of a single plate of the wafer boat.
  • the wafer boat 200 is substantially electrically conductive by electrically conductive plates 202, 204, for example made of graphite or another. Material formed, which are arranged alternately parallel to each other via spacers and clamping elements 206, not shown.
  • the spacers may be made of a dielectric material or a high-resistance electrically conductive material, depending on whether they should have a Sakikitician or not, as explained below.
  • the plates 202, 204 each have upwardly open recesses 208.
  • a group of three receiving pins 210 are provided in the region of each recess, which provide a three-point system for wafers W to be accommodated.
  • one of the receiving pins below the recess 8 and the other two receiving pins are located on opposite sides of the recess 208 and higher than the lower receiving pin 210.
  • the vertical distance between the lower receiving pin 21 0 and the upper edge of the respective plates 1 02, 204 is smaller than half the height of a wafer W to be recorded. Unlike the wafer boat 1, recorded wafers are thus not completely accommodated between two plates, but rather project upwardly beyond the plates, as can be seen in FIG. Compared to the wafer boat 1, the wafer boat 200 can thus have a significantly reduced thermal mass.
  • the plates 202, 204 each have contact lugs 213 at their ends, wherein the contact lugs 213 of the two plates are in turn at different heights, in order to enable group-wise contacting of the plates via electrically conductive contact elements (not shown).
  • the contact tabs are preferably kept short and are rounded to the outside. In addition, the distance in the height direction between the contact tabs is shortened, which is advantageous when applying an RF voltage, especially in the MHz range. Especially if a coaxial
  • Supply line is provided, as in the plasma treatment apparatus 30 described above,
  • FIG. 15 is a schematic plan view of the wafer boat 300
  • FIG. 16 is a schematic sectional view of a portion thereof
  • FIGS. 17 (a) and (b) are schematic sectionsal views of a portion thereof.
  • Wafer boat (and thus parallel to the longitudinal extent of the plasma treatment apparatus) are taken, the wafer boat of the type in which the wafers are taken transversely to the longitudinal extent of the wafer boat 300.
  • the wafer boat 300 has a classic design, as used for example in thermal diffusion systems for semiconductor wafers.
  • the wafer boat 300 has an elongated configuration, i. it has in longitudinal extension (left-right in Figure 15) has a much greater length than in the other dimensions.
  • an end plate 303 is provided, which is preferably formed of quartz. But it can also be constructed of another suitable non-conductive material.
  • the end plates 303 Between the end plates 303 extend in each case two transversely spaced receiving elements 305 and two spaced contact and guide elements 307, which are respectively secured to the end plates 303.
  • the contact and guide elements 307 lie in the transverse direction between the receiving elements 305th
  • the receiving elements 305 extend, as mentioned above, between the end plates 303 and are secured thereto, in particular by
  • the receiving elements 305 may also consist of quartz and each have an elongated rod shape.
  • the receiving elements 305 essentially have a rectangular cross-section, wherein "substantially” should also include in particular rectangles with rounded corners, but in principle it would also be possible for the receiving elements 305 to be round or have other shapes arranged mutually inclined and have in their upwardly facing narrow side in each case a plurality of receiving slots 313 which extend transversely to the longitudinal extent of the receiving element 305, and Although preferably substantially at a 90 ° angle to the longitudinal extent.
  • the receiving slots 3.13 are each evenly spaced
  • each other has a predetermined (constant) depth for receiving a peripheral region of a respective wafer to be picked or a pair of wafers, which can be accommodated in the slot, for example in a back-to-back arrangement.
  • the depth will be approximately equal to or less than one edge scraping area of the wafers.
  • the receiving slots may be inclined in the longitudinal direction by 1 ° to 2 °, so that a recorded therein wafer or a pair of wafers is arranged correspondingly inclined to the vertical.
  • contact and guide elements 307 will now be described in more detail, of which two are shown in the plan view of FIG.
  • the contact and guide elements 307 are each in
  • rod-shaped element 320 of an electrically conductive material, such as graphite, whose ends are electrically contacted in a suitable, not shown manner.
  • the rod-shaped elements 320 each have a substantially round cross-section, as best seen in the sectional view of FIG. 17.
  • each rod-shaped element 320 is a plurality of
  • Slits 322 (contact slot) and slots 323 (insulating slot) are provided, which alternate in the longitudinal direction, as best seen in Fig. 16.
  • the slots 322 each have a first depth and a first width
  • the slots 323 have a second depth and a second width, wherein the second depth is greater than the first and the second width is greater than the first, as explained in more detail below becomes.
  • the slots 322, 323 have the same distances as the slots 31 3 of the receiving elements 303, in which case the distance from the Schlitzmiüe a respective slot to the slot center of the next slot is meant.
  • the slots 322, 323 in the spaced contact and guide elements 307 are offset from one another.
  • the slots 313, 322 and 323 are aligned with each other such that a wafer (wafer wafer) received in the wafer boat pair) are each received in two slots 313 (the spaced receiving members), a slot 322 (a contact and guide member 307), and a slot 323 (of the other contact and guide member 307).
  • the depth and width of the slot 322 is selected such that the wafer (the pair of wafers) securely contacts the contact and guide element 307.
  • the depth and width of the slit 323, on the other hand, are chosen so that the wafer (the pair of wafers) does not contact the contact and guide element 307, as indicated in FIG. 16.
  • FIG. 17 (a) and (b) show, for example, cross-sectional views through adjacent slots in the wafer boat.
  • the cut is such that it cuts a slot 322 in the left contact and guide member 307 and a slot 323 in the right contact and guide member 307. Accordingly, at the adjacent slot (view Fig. 17 (b)) in the left
  • insulating inserts could be provided in the slots 323, each having respective receiving slots for the wafer (a pair of wafers), or the slots 323 could have an insulating coating. In particular, it is possible to first form the slots 323 in the contact and guide element 307, and in
  • the contact and guide elements 307 may be formed relatively thin. However, to provide sufficient stability across the entire length of the wafer boat, in the illustrated embodiment of the wafer boat 300, a second rod-shaped member 330 is provided vertically below the contact and guide members 307 and extends between the end plates 3.
  • the element 330 is preferably formed of an electrically insulating material having sufficient stability that does not introduce impurities into the process and also has sufficient thermal stability, such as quartz or another suitable material.
  • the contact and guide element 307 can, as shown, rest directly on the element 330, or a plurality of supports can be provided between the lower element 330 and the contact and guide element 307.
  • the lower member 330 may have a round shape, but has no slots, thereby providing greater stability over a comparable slotted member, and may therefore support the contact and guide member 307 over the length thereof.
  • FIGS. 18 to 20 show yet another alternative embodiment of a wafer boat 300.
  • This wafer boat 300 is broadly similar to the wafer boat 300 previously described with reference to Figures 15 to 17, and therefore the same reference numerals are used for the same or equivalent elements.
  • FIG. 18 shows a schematic plan view of the wafer boat 300
  • FIG. 19 shows a schematic sectional view of a partial region of the same
  • FIGS. 20 (a) and (b) show schematic cross-sectional views of one
  • the wafer boat 300 again has an elongated configuration, wherein at the ends of the wafer boat 300 each have an end plate 303 is provided, which may be formed as described above. Between the end plates 303 each extend two transversely spaced first receiving members 305, two transversely spaced second receiving members 306, and two spaced contact and guide elements 307, which are respectively secured to the end plates 303.
  • the contact and guide elements 307 between the second receiving elements 306 and the second receiving elements 306 are each between a first receiving elements 305 and a contact and guide element 307.
  • the contact and guide elements 307 have the same structure as described above, with upper and lower bar members 320, 330 and contact slots 222 and insulating slots 223, which are offset from one another in the respective contact and guide elements 307.
  • the first and second receiving elements 305, 306 extend between the end plates 303 and are secured thereto as described above.
  • the first and second receiving elements 305, 306 may again be made of quartz and each have an elongated rod shape.
  • the first and second receiving elements 305, 306 each have a basic shape, as in the wafer boat 300 according to Figures 15 to 17. They also each have a plurality of slots 330 corresponding to the
  • the slots 330 have two slot types that differ in size and function.
  • the first slot type serving as a receiving slot 332 has a first depth and a first width suitable for receiving an edge portion of a respective wafer or wafer pair to be received, for example, in a back-to-back arrangement, contacting the slot the depth is about one edge scrap area of the wafers be corresponding or smaller.
  • the second slot type serving as the insulating slot 333 has a second depth and a second width, which are larger than the first depth and the first width, respectively.
  • the insulating slits 333 are each suitably free-standing, that is, without contact herewith in the slit, of an edge region of a respective wafer or pair of wafers to be picked up.
  • the receiving slots 332 and the insulating slots 333 alternate in the longitudinal direction of the receiving elements 305, 306, as can be seen in the view in FIG. 19.
  • the female screw 'strand 332 and the isolation slots 333 of the first recording elements 305 are aligned with each other.
  • the receiving slots 332 and the insulating slots 333 of the second receiving elements 306 are aligned with each other.
  • the receiving slots 332 of the first receiving members 305 are aligned with the insulating slots 333 of the second receiving members 306 and the insulating slots 333 of the first receiving members 305 with the receiving slots 332 of the second receiving members 306.
  • the receiving and insulating slots 332, 333 of the first receiving elements 305 to the receiving and insulating slots 332, 333 of the second receiving elements 306 offset.
  • every second wafer received in the wafer boat is picked up and carried by the first receiving elements 305 while the other wafers are picked up and carried by the second receiving elements 306.
  • all wafers which are received and supported by the first receiving elements 305 contact the same contact and guide element 307, while the further wafers received and supported by the second receiving elements 306 contact the other contact and guide element 307.
  • a corresponding mutual carrying and contacting is indicated in Figs. 20 (a) and (b).
  • This configuration may in operation prevent a short across the first and second receiving elements 305, 306 in the event that during a plasma treatment (e.g. conductive layers on the wafers) conductive layers on the first and second receiving elements 305, 306 deposit.
  • receiving elements 305, 306 form a voltage in addition to this, to apply a voltage between wafers accommodated in the wafer boat 300 in order, for example, to increase the contact area with the wafers and thus the area for the introduction of electrical power.
  • the operation of the plasma treatment device 30 will now be described in greater detail with reference to the drawings, by way of example a plasma-assisted silicon nitride or aluminum oxide deposition in a plasma excited by 1 3.56 MHz as a treatment.
  • the treatment device 30 can also be used for other plasma-assisted deposition processes, wherein the plasma can also be excited by other frequencies, for example in the 40 kHz range.
  • the coaxial line 74 is provided and optimized especially for frequencies in the MHz range.
  • a loaded wafer boat 1 of the type described above (as shown in FIG. 1) is loaded into the process chamber 38 and is closed by the closing mechanism, not shown.
  • the wafer boat 1 is loaded so that in each of the receiving slots 1 1 a total of 12 wafers, in the present example in particular Si wafer, are added, in each case six on each of the plates 6.
  • the wafers are so accommodated that they are pairwise opposite, as is known in the art.
  • the interior is at ambient pressure and can be purged or flooded with N 2 , for example via the gas control unit 60 (in combination with the vacuum control unit 62). .
  • the tube member 36, and thus the process chamber 38, are heated by the heater, not shown, to heat the wafer boat 1 and the wafers received therein to a predetermined, process-beneficial process temperature.
  • the deflecting elements are in the second position (shown in dashed lines in FIG. 5) in order not to impair heating via convection. In this case, however, a heating of the inner plates 6 of the wafer boat 1 and the wafer picked up therebetween via a heating of the tubular element 36 can be tedious.
  • a DC or low frequency AC voltage may be applied to the wafer boat 1 to assist in heating via the electrical control unit 64.
  • the voltage is sufficiently high so that current is conducted via the high-resistance spacer elements 22 and they act as resistance heating elements.
  • heating power is specifically in the
  • Receiving slots 1 1 introduced so that compared to a heating from the outside much faster, the predetermined temperature can be achieved.
  • voltages in the range of at least 200 V to approximately 1 kV are considered to achieve sufficient current flow and heating of the spacers 22.
  • the electrical control unit 64 can first be deactivated and the process chamber is pumped to a predetermined negative pressure via the vacuum control unit 62.
  • the deflection elements 50 are automatically moved by the self-adjusting negative pressure or active in the first position (solid line in Fig. 5).
  • a desired process gas such as, for example, S 1 H 4 / NH 3 for silicon nitride deposition, is introduced via the gas control unit 60 in a defined mixing ratio as a function of the required layer properties, via the vacuum control unit 62 Furthermore, the negative pressure is maintained by sucking the introduced process gas.
  • the process gas extracted via the pump 70 may be diluted with N 2 at this time, as known in the art.
  • N 2 is supplied. Due to the special arrangement of the gas guides 44, 46 in combination with the deflecting elements 50 is within the
  • Process chamber mainly generates a gas flow through the receiving slots 1 1 of the wafer boat 1. This can be formed homogeneously by the special arrangement of the gas ducts 44, 46 over the width and length of the wafer boat.
  • an RF voltage with a frequency of 13.56 MHz is now applied to the wafer boat 1.
  • This causes a plasma ignition of the process gas between the plates 6 and in particular between the wafers housed in the wafer boat 1 and there is a plasma-assisted silicon nitride deposition on the wafers.
  • the gas flow is maintained during the deposition process to avoid local depletion of the process gas with respect to the active components.
  • the electrical control unit 64 is in turn deactivated and the gas supply is stopped, or switched back to N 2 , in order to flush the process chamber 38 and if necessary to ventilate simultaneously (equalization to the atmospheric pressure). Subsequently, the process chamber 38 can then be brought back to ambient pressure.
  • the wafer boat 1 of the above type irrespective of other components of the treatment device, has the advantage that it allows heating directly in the region of the receiving slots 11 between the plates 6 of the wafer boat 1 during the heating phase , This is possible via the electrically conductive spacer elements 22.
  • the special gas guide via the gas guides 44, 46 offers - again independently of other components of the treatment device, such as the special wafer boat 1 - the advantage of a homogeneous gas flow in the process chamber 38. In particular w combination with the deflecting a targeted gas flow through the receiving slots can be achieved become. As a result, a good gas exchange and a homogeneous gas distribution in the reaction chamber is guaranteed and it may possibly lower
  • the special coaxial line 74 - again independently of other components of the treatment device, such as the special wafer boat 1 with electrically conductive spacer elements 22 or the special gas guide - the advantage that efficiently applied voltages in the MHz range, in particular at 13.56 MHz to the wafer boat can be. Electrical losses can be reduced.
  • Wafer boats 100, 200 and 300 offer a significantly reduced thermal mass compared to wafer boat 1, and the largely free-standing wafers heat better.
  • the supports 102, 104 and the plates 202, 204 can again be used to electrically conductive spacers to provide here during the heating phase, a local additional heating.
  • a compensation for the thermal mass of the pads or plates can be created, which is not present in the free area of the wafer.
  • the wafer boat 300 allows a different alignment of the wafers, in particular at a constant
  • Process chamber allows the inclusion of larger wafers.
  • the treatment device 30 and the wafer boat 1 have been explained in more detail with reference to certain embodiments of the invention with reference to the drawing, without being limited to the specific embodiments shown.
  • the gas guides 44, 46 assume different shapes or be arranged differently, as already indicated by FIGS. 7 to 9.
  • the plates 6 of the wafer boat 1 may have other dimensions and in particular be dimensioned for receiving a different number of wafers.
  • the treatment apparatus is shown in a horizontal orientation, and this also represents a preferred orientation.
  • most advantageous aspects of the present application also apply to a vertical chamber with a vertically arranged tubular element, wherein location details are to be reinterpreted as described above, below in lateral location , This applies in particular to the arrangement of

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Abstract

Um eine verbesserte Einleitung von hochfrequenten Wellen in ein Waferboot vorzusehen wird eine Plasma-Behandlungsvorrichtung, insbesondere für Halbleiterwafer für Halbleiter- oder Photovoltaikanwendungen vorgesehen, die einen Prozessraum zur Aufnahme eines Waferbootes mit eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Aufnahmeelementen für die Wafer, Mittel zum Steuern oder Regeln einer Prozessgasatmosphäre in dem Prozessraum und wenigstens eine Spannungsquelle aufweist, die über eine in den Prozessraum geführte Leitung mit dem Waferboot verbindbar ist. Die Leitung ist als Koaxialleitung mit einem Innenleiter und einem Außenleiter ausgebildet und zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter ist ein Dielektrikum derart vorgesehen ist, das bei einer Beaufschlagung mit hochfrequenter Spannung die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Koaxialleiter gegenüber einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Vakuum vermindert wird.

Description

Plasma-Behandlungsvorrichtung für Wafer
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behand lungsvorrichtung für Wafer, die zum Erzeugen eines Plasmas zwischen darin aufgenommenen Wafern geeignet ist.
In der Halbleiter- sowie der Solarzellentechnik ist es" bekannt, scheibenförmige Substrate aus unterschiedlichen Materialien, die nachfolgend unabhängig von ihrer geometrischen Form und ihrem Material als Wafer bezeichnet werden, unterschiedlichen Prozessen auszusetzen.
Dabei werden die Wafer häufig sowohl Einzelbehand lungsprozessen als auch Chargenprozessen, d .h. Prozessen bei denen mehrere Wafer gleichzeitig behandelt werden, ausgesetzt. Sowohl für Einzelprozesse als auch Chargen- prozesse müssen die Wafer jeweils in eine gewünschte Behandlungsposition gebracht werden . Bei Chargenprozessen geschieht dies in der Regel dadurch, dass die Wafer in sogenannte Boote eingesetzt werden , welche Aufnahmen für eine Vielzahl von Wafern besitzen. In den Booten werden die Wafer in der Regel jeweils parallel zueinander angeordnet. Solche Boote können unter- schiedlich aufgebaut sein , und häufig sehen sie nur eine Aufnahme der unteren Kanten der jeweiligen Wafer derart vor, dass die Wafer nach oben freistehen. Solche Boote können beispielsweise Einführschrägen aufweisen, um das Einsetzen der jeweiligen unteren Kanten der Wafer in die Boote zu erleichtern . Solche Boote sind in der Regel passiv, dass heißt neben einer Haltefunktion haben sie keine weitere Funktion während der Prozessierung der Wafer.
Bei einem Typ von Waferboot, das beispielsweis.e,für eine Plasmaprozes- sierung von Wafern in der Halbleiter- oder Solarzellentechnologie verwendet wird , ist das Waferboot durch eine Vielzahl von elektrisch leitenden Platten gebildet, die üblicherweise aus Graphit bestehen. Die Platten sind im
Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, und zwischen benachbarten Platten werden Aufnahmeschlitze zur Aufnahme von Wafern gebildet. Die zueinander weisenden Seiten der Platten besitzen jeweils entsprechende Aufnahmeelemente für Wafer, so dass an jeder dieser Seiten Wafer aufgenommen werden können. Als Aufnahmeelemente sind üblicherweise an jeder zu einer anderen Platte weisenden Plattenseite Stifte vorgesehen, welche den Wafer aufnehmen. In jedem Aufnahmeschlitz können somit wenigstens zwei Wafer derart vollständig zwischen den Platten aufgenommen werden, dass sie einander gegenüberliegen. Benachbarte Platten des Waferbootes sind elektrisch gegeneinander isoliert und zwischen direkt benachbarten Platten wird während des Prozesses eine Hochfrequenz-Wechselspannung
üblicherweise im kHz-Bereich oder auch im MHz-Bereich angelegt. Hierdurch soll zwischen den Platten und insbesondere zwischen den an den jeweiligen Platten gehaltenen Wafern ein Plasma ausgebildet werden, um eine
Plasmabehandlung wie zum Beispiel eine Plasmaabscheidung oder eine Plasmanitridierung von Schichten vorzusehen. Es hat sich gezeigt, dass die Einleitung einer Hochfrequenz-Wechselspannung, insbesondere im MHz- Bereich, häufig mit hohen Verlusten verbunden ist, die in einigen Fällen das Zünden eines Plasmas zwischen Wafern verhindern können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Plasma- Behandlungsvorrichtung für Wafer vorzusehen, welche eine verbesserte Einleitung der Hochfrequenz-Wechselspannung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich unter anderem aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Insbesondere ist die Plasma-Behandlungsvorrichtung für Halbleiterwafer für Halbleiter- oder Photovoltaikanwendungen vorgesehen und weist einen Prozessraum zur Aufnahme eines Waferbootes mit eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Aufnahmeelementen für die Wafer, Mittel zum Steuern oder Regeln einer Prozessgasatmosphäre in dem Prozessraum und wenigstens eine Spannungsquelle auf, die über eine in den Prozessraum geführte Leitung mit dem Waferboot verbindbar ist. Die Leitung ist als Koaxialleitung mit einem I nnenleiter und einem Außenleiter ausgebildet und zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter ist ein Dielektrikum derart vorgesehen ist, das bei einer Beaufschlagung mit hochfrequenter Spannung die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Wellenlänge der elektromagneti- sehen Welle im Koaxialleiter gegenüber einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Vakuum vermindert wird. Die obige Vorrichtung ermöglicht eine verbesserte Einleitung von hochfrequenter Wellen in ein Waferboot in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung.
Bevorzugt liegt die geometrische Länge des Koaxialleiters' nahe eines ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 der durch das Dielektrikum verminderten Wellenlänge. Bei einer Ausführungsform wird das Dielektrikum aus einer Vielzahl von dielektrischen Elementen gebildet, wodurch sich ein einfacher Aufbau ergibt. Bevorzugt wird das Dielektrikum aus einer Vielzahl von dielektrischen, vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung geschichteten
Elementen mit unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante gebildet, was die Einstellung einer gewünschten effektiven realen Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums ermöglicht.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Spanungsquelle des Typs der geeignet ist eine Hochfrequenz-Wechselspannung, insbesondere mit einer Frequenz im MHz-Bereich und besonders im Bereich von 13,56 MHz, zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Waferbootes;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Waferboot gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Vorderansicht des Waferbootes gemäß Fig. 1 ; Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Plasma-Behandlungsvorrichtung mit darin aufgenommen Waferboot gemäß Fig. 1 ; Fig. 5 eine Schematische Frontansicht einer Prozesskammer der Plasma- Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Gaszuführung der
Prozesskammer gemäß Fig . 5;
Fig. 7 eine Schematische Frontansicht einer alternativen Prozesskammer der Plasma-Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4;
Fig. 8 eine Schematische Frontansicht einer weiteren alternativen
Prozesskammer der Plasma-Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4; Fig. 9 eine Schematische Frontansicht einer weiteren alternativen
Prozesskammer der Plasma-Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4;
Fig . 10 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Waferbootes, zum
Einsatz in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung;
Fig. 1 1 a bis c schematische Seitenansichten von Teilen des alternativen
Waferbootes gemäß Fig. 9, einzeln und in ihrer Endanordnung;
Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf einen Teilbereich des Waferboots gemäß Fig. 9;
Fig. 13 eine schematische Seitenansicht eines weiteren alternativen
Waferbootes, zum Einsatz in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung; und
Fig. 14 eine schematische Seitenansicht eines Teiles des alternativen
Waferbootes gemäß Fig. 12;
Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres alternatives Waferboot; Fig. 16 eine schematische Seitenansicht eines Teils des Waferbootes gemäß
Fig. 15;
Fig. 17 (a) und (b) schematische Querschnittansichten durch eine Prozesskammer einer Plasma-Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4 mit einem Waferboot gemäß Fig. 15 darin aufgenommen;
Fig. 18 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Waferboot;
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht eines Teils des Waferbootes gemäß Fig. 19; und
Fig. 20 (a) und (b) schematische Querschnittansichten durch eine Prozesskammer einer Plasma-Behandlungsvorrichtung gemäß Fig. 4 mit einem Waferboot gemäß Fig. 18 darin aufgenommen. In der Beschreibung verwendete Begriffe wie oben, unten, links und rechts beziehen sich auf die Darstellung in den Zeichnungen und sind nicht
einschränkend zu sehen. Sie können aber bevorzugte Ausführungen
beschreiben. Die Formulierung im Wesentlichen bezogen auf parallel, senkrecht oder Winkelangaben soll Abweichungen von ± 3° umfassen, vorzugsweise ± 2°. Im Nachfolgenden wird der begriff Wafer für scheibenförmige Substrate verwendet, die bevorzugt Halbleiterwafer für Halbleiteroder Photovoltaikanwendungen sind, wobei aber auch Substrate anderer Materialien vorgesehen und prozessiert werden können.
Im Nachfolgenden wird der Grundaufbau eines Waferbootes 1 für den Einsatz in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert, wobei Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Waferbootes 1 zeigt und die Figuren 2 und 3 eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht zeigen. In den Figuren werden dieselben Bezugszeichen verwendet, sofern dieselben oder ähnliche Elemente beschrieben werden.
Das Waferboot 1 wird durch eine" Vielzahl von Platten 6, Kontaktierungs- einheiten 7 und Spanneinheiten 8 gebildet. Das dargestellte Waferboot 1 ist speziell für eine Schichtabscheidung aus einem Plasma, zum Beispiel von Si3N4, SiNx, a-Si etc, und insbesondere eine Plasma Nitridierung von Wafern geeignet. Die Platten 6 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitenden Material, und sind insbesondere als Graphitplatten ausgebildet, wobei je nach Prozess eine Beschichtung oder Oberflächenbehandlung des Platten-Grundmaterials vorgesehen sein kann. Die Platten 6 besitzen jeweils sechs Aussparungen 1 0, die im Prozess von den Wafern abgedeckt sind, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Obwohl bei der dargestellten Form sechs Aussparrungen pro Platte 6 vorgesehen sind, sei bemerkt, dass auch eine größere oder kleinere Anzahl vorgesehen sein kann. Die Platten 6 besitzen jeweils parallele Ober- und Unterkanten, wobei in der Oberkante beispielsweise eine Vielzahl von Kerben ausgebildet sein kann, um einer Lageerkennung der Platten zu ermöglichen, wie in der DE 10 2010 025 483 beschrieben ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt dreiundzwanzig Platten 6 vorgesehen, die über die entsprechende Kontaktiereinheiten 7 und Spanneinheiten 8 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, um
dazwischen Aufnahmeschlitze 1 1 zu bilden. Bei dreiundzwanzig Platten 6 werden somit zweiundzwanzig der Aufnahmeschlitze 1 1 gebildet. In der Praxis werden jedoch auch häufig 19 oder 21 Platten verwendet, und die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Platten beschränkt.
Die Platten 6 weisen wenigstens jeweils auf ihrer zu einer benachbarten Platte 6 weisenden Seite Gruppen von jeweils drei Aufnahmeelementen 12 auf, die so angeordnet sind, dass sie einen Wafer dazwischen aufnehmen können. Die Gruppen der Aufnahmeelemente 12 sind jeweils um eine jede Aussparungen 10 herum angeordnet, wie schematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Die Wafer können derart aufgenommen werden, dass die Aufnahmeelemente jeweils unterschiedliche Seitenkanten des Wafers kontaktieren.
Dabei sind in Längsrichtung der Plattenelemente (entsprechend den Ausneh- mungen 10) insgesamt jeweils sechs Gruppen von Aufnahmeelementen zum jeweiligen Aufnehmen eines Halbleiterwafers vorgesehen.
An ihren Enden weisen die Platten 6 jeweils eine vorstehende Kontaktnase 13 auf, die für eine elektrische Kontaktierung der Platten 6 dient, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Dabei sind zwei Ausführungsformen von Platten 6 vorgesehen, die sich hinsichtlich der Lage der Kontaktnasen 13 unterscheiden. Bei einer Ausführungsform sind die Kontaktnasen 13 jeweils im direkten Anschluss an die Unterkante ausgeführt, während sie bei der anderen Ausführungsform von der Unterkante beabstandet sind, wobei der Abstand zur Unter- kante größer ist als die Höhe der Kontaktnasen 13 der Platten der anderen Ausführungsform. Die zwei Ausführungsformen an Platten 6 werden in dem Waferboot 1 abwechselnd angeordnet. Wie am besten in der Ansicht gemäß Fig. 2 zu erkennen ist, liegen somit die Kontaktnasen 1 3 von direkt benach- barten Platten 6 in der Anordnung des Waferbootes 1 auf unterschiedlichen Ebenen. Bei jeder zweiten Platte 6 liegen die Kontaktnasen 13 jedoch in derselben Ebene. Hierdurch werden durch die Kontaktnasen 13 zwei beab- standete Kontaktebenen gebildet. Diese Anordnung ermöglicht, dass direkt benachbarte Platten 6 mit unterschiedlichem Potential beaufschlagt werden können, während jede zweite Platte mit demselben Potential beaufschlagt werden kann .
Die in einer jeweiligen Kontaktebene liegenden Kontaktnasen 13 werden über Kontaktblöcke 15 aus einem elektrisch gut leitenden Material, insbesondere Graphit, elektrisch verbunden und mit einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Im Bereich der Kontaktnasen 13 und in jedem der Kontaktblöcke 15 ist jeweils wenigstens eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Diese ermöglichen im zueinander ausgerichteten Zustand das Durchführen eines Spannelements 16, das einen Schaftteil (nicht sichtbar) und einen Kopfteil aufweist, wie zum Beispiel einer Schraube, Über ein auf das freie Ende des Schaftteils wirkendes Gegenelement, wie zum Beispiel eine Mutter 17 können die Platten 6 dann zueinander fixiert werden. Hierbei werden die Platten in zwei unterschiedlichen Gruppen zueinander fixiert und zwar derart, dass die Platten der unterschiedlichen Gruppen abwechselnd angeordnet sind. Dabei kann das Spannelement 16 aus elektrisch leitendem Material bestehen was aber nicht notwendig ist. Die Kontaktblöcke 15 besitzen jeweils vorzugsweise dieselbe Länge (in der Richtung, die den Abstand zwischen Kontaktnasen 13 der Platten 6 definiert) und zwar entsprechend der Breite zweier Aufnahme- schlitze 1 1 plus der Breite einer Platte 6. Die Kontaktblöcke 15 sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine geringe thermische Masse besitzen und insbesondere sollte die Summe der Kontaktblöcke eine geringere thermische Masse aufweisen als die Summe der Platten 6. Bevorzugt sollte sogar die kombinierte thermische Masse der Summe der Kontaktblöcke und der Summe Kontaktnasen 13 der Platten kleiner sein als die thermische Masse der
Summe der Platten 6 abzüglich der thermischen Masse der jeweiligen Kontaktnasen 13. Ferner sind in den Platten benachbart zur Oberkante und zur Unterkante weitere Durchgangsöffnungen vorgesehen, die jeweils das Durchführen eines Spannelements 19, das einen Schaftteil (nicht sichtbar) und einen Kppfteil aufweist, wie zum Beispiel einer Schraube der Spanneinheit 8 erlauben. Diese können wiederum mit entsprechenden Gegenelementen 20, wie zum Beispiel Muttern zusammenwirken. Bei der Dargestellten Ausführungsform sind jeweils sieben Durchgangsöffnungen benachbart zur Oberkante und sieben Durchgangsöffnungen benachbart zur Unterkante vorgesehen. Dabei sind um jede Aussparung 10 jeweils vier Durchgangsöffnungen angeordnet, und zwar annähernd symmetrisch hierzu. Als weiterer Teil der Spanneinheit ist eine Vielzahl Abstandselementen 22 vorgesehen, die beispielsweise als Abstandshülsen mit im Wesentlichen gleicher Länge ausgebildet sind. Die Abstandselemente 22 sind jeweils im Bereich der jeweiligen Durchgangsöffnungen zwischen direkt benachbarten Platten 6 angeordnet.
Die Schaftteile der Spannelement 19 sind jeweils so bemessen, dass sie sich durch entsprechende Öffnungen aller Platten 6 sowie jeweilige dazwischen befindliche Abstandselemente 22 hindurch erstrecken können. Über das wenigstens eine Gegenelement 20, können dann alle Platten 6 im Wesent- liehen parallel zueinander fixiert werden. Es sind jedoch hier auch andere Spanneinheiten mit Abstandselementen 22 denkbar, welche die Platten 6 mit dazwischen befindlichen Abstandselementen 22 im Wesentlichen parallel anordnen und verklemmen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind bei 22 Aufnahmeschlitzen und insgesamt 14 Abstandselementen 22 pro Schlitz (sieben benachbart zur Oberkante und sieben benachbart zur Unterkante) 308 Abstandselemente vorgesehen.
Die Spannelemente 19 sind bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material, während die Abstandselemente 22 bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material bestehen . Insbesondere bestehen die Abstandselemente 22 bevorzugt aus einem hochohmigen Material, derart, dass die Abstandselemente beim Anlegen einer Gleich- oder Niederfrequenzspannung mit ausreichender Amplitude als ein Widerstandselement dienen, jedoch beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung (zum Erzeugen eines Plasmas zwischen den Platten) keine wesentliche Dämpfung der Wellenausbreitung vorsehen . Für die N iederfrequenzspannung wird insbesondere ein Frequenzbereich von 50Hz bis 10 KHz in Betracht gezogen. Für die
Hochfrequenzspannung wird ein Bereich über 40 KHz, insbesondere über ein MHz insbesonder im Bereich von 13,56 MHz in Betracht gezogen, wobei aber auch andere Frequenzbereiche möglich wären. Bei der dargestellten Ausführung mit der gewählten Verteilung sollte beispielweise jedes
Abstandselement einen Widerstand von größer 3 kQ, insbesondere von größer 20 kQ oder gar größer 40 k i besitzen . Beispielsweise können die Abstandselemente aus dotiertem Silizium, Polysilizium oder einem anderen geeigneten Material bestehen , dass einerseits d urch den Prozess nicht beeinträchtigt wird und andererseits den Prozess nicht beeinträchtigt, insbesondere keine Verunreinigungen in den Prozess einbringt. Während über die Kontaktelemente 1 5 d ie Platten 6 einer Gruppe (oben liegende
Kontaktnase 1 3/unten liegende Kontaktnase 1 3) elektrisch verbunden und zueinander fixiert sind Über die Abstandselemente 22 alle Platten elektrisch verbunden und zueinander fixiert. Im Nachfolgenden wird nun der Grundaufbau einer Plasma-Behandlungsvorrichtung 30, in der ein Waferboot 1 des obigen Typs (aber auch ein konventionelles Waferboot) einsetzbar ist, anhand der Figuren 4 bis 6 näher erläutert, wobei Figur 4 eine schematische Seitenansicht der Behandlungsvorrichtung 30, die Figur 5 eine schematische Frontansichten eines Prozess- kammeraufbaus und Fig . 6 eine Draufsicht auf eine Gaszuleitung zeigen.
Die Behandlungsvorrichtung 30 besteht aus einem Prozesskammerteil 32 und einem Steuerteil 34. Der Prozesskammerteil 32 besteht aus einem einseitig verschlossenen Rohrelement 36, dass im inneren eine Prozesskammer 38 bildet. Das offene Ende des Rohrelements 36 d ient zu r Beladung der
Prozesskammer 38 und es kann über einen nicht dargestellten Schließmechanismus verschlossen und hermetische abgedichtet werden, wie es in der Technik bekannt ist. Das Rohrelement besteht aus einem geeigneten Material, das in den Prozess keine Verunreinigungen einbringt, elektrisch isoliert ist und den Prozessbedingungen hinsichtlich Temperatur und Druck (Vakuum) standhält, wie zum Beispiel Quarz. Das Rohrelement 36 weist an seinem geschlossenen Ende gasdichte Durchführungen für die Zu- und Ableitung von Gasen sowie Strom auf, die in bekannter Weise ausgebildet sein können. Entsprechende Zu- und Ableitungen könnten aber auch am anderen Ende oder aber auch seitlich an einem geeigneten Ort zwischen den Enden vorgesehen sein. Das Rohrelement 36 ist von einer Ummantelung 40 umgeben, die das
Rohrelement 38 thermisch gegenüber der Umgebung isoliert. Zwischen der Ummantelung 40 und dem Rohrelement 36 ist eine nicht näher dargestellte Heizeinrichtung vorgesehen, wie beispielsweise ein Widerstandsheizer, der geeignet ist das Rohrelement 36 aufzuheizen. Eine solche Heizeinrichtung kann aber zum Beispiel auch im inneren des Rohrelements 36 vorgesehen sein oder das Rohrelement 36 selbst könnte als Heizeinrichtung ausgebildet sein. Derzeitig wird aber eine außen liegende Heizeinrichtung bevorzugt und insbesondere eine solche, die verschiedene, individuell ansteuerbare
Heizkreise aufweist.
Im inneren des Rohrelements 36 sind nicht näher dargestellte Aufnahmeelemente vorgesehen, die eine Aufnahmeebene zur Aufnahme eines Wafer- bootes 1 (das in Fig . 4 nur teilweise gezeigt ist), das beispielsweise des obigen Typs sein kann, bilden. Das Waferboot kann aber auch derart in das Rohrelement 36 eingesetzt werden, dass es auf der Wand des Rohrelements 36 aufsteht. Dabei wird das Waferboot im Wesentlichen oberhalb der Aufnahmeebene gehalten und ist ungefähr mittig im Rohrelement angeordnet, wie beispielsweise in der Frontansicht der Fig. 5 zu erkennen ist. Durch entsprechende Aufnahmeelemente und oder ein direktes Aufsetzen auf das Rohrelement wird somit in Kombination mit den Abmessungen des Wafer- bootes ein Aufnahmeraum definiert, in dem sich ein ordnungsgemäß eingesetztes Waferboot befindet. Das Waferboot kann über einen geeigneten nicht dargestellten Handhabungsmechanismus als ganzes im beladenen Zustand in die Prozesskammer 38 hinein und aus dieser heraus gehandelt werden. Dabei wird bei einer Beladung des Waferbootes automatisch ein elektrischer Kontakt mit jeweils wenigstens einem Kontaktblock 15 jeder der Gruppen von Platten 6 hergestellt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Im Inneren des Rohrelements 36 sind ferner ein unteres Gasführungsrohr 44 und ein oberes Gasführungsrohr 46 vorgesehen, die aus einem geeigneten Material wie beispielsweise Quarz bestehen. Die Gasführungsrohre 44, 46 erstrecken sich in Längsrichtung des Rohrelements 36 und zwar wenigstens über die Länge des Waferbootes 1. Die Gasführungsrohre 44, 46 besitzen jeweils einen runden Querschnitt und sind jeweils in Querrichtung ungefähr mittig unter bzw. oberhalb des Waferbootes 1 angeordnet. Die Gasführungsrohre 44, 46 stehen an Ihrem näher zum geschlossenen Ende des Rohrelements 36 liegenden Ende mit einer Gaszuführeinheit bzw. einer Gasabführ- einheit in Verbindung, wie nachfolgend nöch näher erläutert wird. Das jeweils entgegengesetzte Ende der Gasführungsrohre 44, 46 ist verschlossen. Es ist aber grundsätzlich auch eine kurze Gasführung denkbar, bei der zum Beispiel nur an einem Ende des Rohrelements Gas eingelassen wird und sich über Diffusion verteilt und/oder über eine Vakuumanschluss (bevorzugt am Gegen- überliegenden Ende des Rohrelements 36) gepumpt wird.
Das untere Gasführungsrohr 44 besitzt eine Vielzahl von Öffnungen 48, durch die Gas aus dem Gasführungsrohr austreten kann. Die Öffnungen befinden sich alle in einer oberen Hälfte des Gasführungsrohrs, sodass ein hieraus austretendes Gas eine nach oben gerichtete Komponente aufweist.
Insbesondere wird in Betracht gezogen eine VielzahJ von sich quer zur Längserstreckung des Gasführungsrohrs 44 erstreckenden Reihen von Öffnungen 48 vorzusehen, wobei jeder Reihe beispielsweise fünf Öffnungen 48 aufweist. In der Draufsicht gemäß Fig. 6 ist ein Abschnitt eines entsprechenden Gas- führungsrohrs 44 schematisch dargestellt. Die Öffnungen sollten in einem Bereich in Längsrichtung des Gasführungsrohrs 44 ausgebildet sein, der wenigstens eine Länge besitzt, die der Länge des Waferbootes entspricht. Bevorzugt besitzt der Bereich eine größere Länge als das Waferboot und ist so angeordnet, dass der Bereich über die Enden des Waferbootes hinaus geht. Bevorzugt ist die Summe der Fläche der Öffnungen 48 kleiner als die Querschnittsfläche des Gasführungsrohrs 44. Bevorzugt liegt das Verhältnis der Summe der Fläche der Öffnungen 48 zur Querschnittsfläche des
Gasführungsrohrs 44 zwischen 30 und 70% und insbesondere zwischen 40 und 60%. Bei einer Beaufschlagung mit einem Gas stellt sich dann ein konstanter Druck im Gaszuleitungsrohr 44 ein und es kann eine gleichmäßige Gasverteilung über den mit Öffnungen versehenen Bereich erreicht werden. Insbesondere wird ein Abstand der Reihen der Öffnungen 48 von ungefähr 5 mm bei einem Öffnungsdurchmesser von ungefähr 1 ,5 mm in Betracht gezogen. Dabei wird der Abstand zwischen den Mittelpunkten der jeweiligen Öffnungen der unterschiedlichen Reihen gemessen . Der Abstand kann aber auch unterschiedlich gewählt werden und insbesondere bei geringeren
Drücken könnte die Abstand größer werden. Bevorzugt sollte der Abstand kleiner als 5 cm, bevorzugt kleiner 2 cm und insbesondere kleiner als 1 cm sein.
Das obere Gasführungsrohr 46 besitzt einen ähnlichen Aufbau mir Öffnungen, wobei hier die Öffnungen in der unteren Hälfte ausgebildet sind. Im Wesent- liehen können die Gasführungsrohre 44, 46 identisch, jedoch in einer jeweils anderen Orientierung angeordnet sein, sodass die Öffnungen jeweils zum Waferboot 1 zeigen. Somit weisen sowohl die Öffnungen im unteren Gasführungsrohr 44 als auch im oberen Gasführungsrohr 46 zu dem Aufnahmeraum, d.h. dem Bereich in dem ein ordnungsgemäß eingesetztes Waferboot angeordnet wird. Statt Reihen mit jeweils fünf Öffnungen vorzusehen, ist es auch möglich eine unterschiedliche Anordnung oder auch unterschiedliche Formen der Öffnungen, beispielsweise Schlitze, vorzusehen.
Über solche Gasführungsrohre 44, 46 kann eine gute homogene Gasvertei- lung innerhalb der Prozesskammer erreicht werden, insbesondere auch in den Aufnahmeschlitzen 1 1 des Waferbootes. Hierzu wird beispielsweise bevorzugt das untere Gasführungsrohr mit Gas beaufschlagt, während entsprechend über das oberer Gasführungsrohr 46 Gas abgesaugt wird. Das untere Gasfüh- rungsrohr 44 sorgt für eine gute Verteilung von Gas unterhalb des Wafer- bootes, und die Absaugung am oberen Gasführungsrohr 46 sorgt dafür, dass das Gas zwischen den Platten 6 des Waferbootes 1 nach oben transportiert wird.
Um diesen Effekt zu verstärken, d.h. den Gasstrom insbesondere zwischen die Platten 6 des Waferbootes zu lenken, sind im Prozessraum zwei optionale, bewegliche Umlenkelemente 50 vorgesehen. Die Umlenkelemente 50, die in der Fig. 4 zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt sind, besitzen eine langgestreckte Konfiguration. Die Umienkelemente 50
erstrecken sich in Längsrichtung des Prozessrohrs 36 und besitzen bevorzugt eine Länge die wenigstens der Länge des Waferbootes entspricht. Bevorzugt sollten die Umlenkelemente 50 jedoch eine Länge besitzen, die wenigstens der Länge des Bereichs des unteren Gasführungsrohrs 44 entspricht, in dem die Öffnungen 48 ausgebildet sind. Die Umlenkelemente 50 sind unterhalb und in Querrichtung seitlich zum Waferboot 1 in der Prozesskammer 38 angeordnet. An ihrem oberen Ende sind die Umlenkelemente 50 jeweils drehbar gelagert und können über einen nicht dargestellten Einstellmechanismus zwischen einer ersten Position, die in den Figuren 5 und 7 bis 9 mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist, und einer zweiten Position, die in den Figuren 5 und 7 bis 9 mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, bewegt werden. In der ersten Position verhindern die Umlenkelemente im Wesentlichen eine Gasströmung seitlich um das Waferboot herum, während eine solche in der zweiten Position erlaubt wird.
Der Einstellmechanismus kann zum Beispiel ein auf den Druck in der
Prozesskammer 38 ansprechender Mechanismus sein, der die Umlenkelemente 50 beispielsweise automatisch bei einem bestimmten Unterdruck in der Prozesskammer 38 in die erste Position bringt. Es sind aber auch andere Einstellmechanismen, die mechanisch oder elektrisch betätigt werden denkbar, wobei für solche dann entsprechende Zuleitungen für die Steuerung vorgesehen sein müssen. Die Figuren 7 bis 9 zeigen schematische Frontansichten alternativer Prozesskammeraufbauten, die sich lediglich hinsichtlich der Form und/oder Anzahl der Gasführungsrohre unterscheiden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind jeweils zwei untere und zwei obere Gaszuführungsrohre 44, 46. vorgesehen. Die unteren Gasführungsrohre 44 ,44 liegen in einer horizontalen Ebene unterhalb des Waferbootes 1 und sind symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene der Prozesskammer angeordnet. Hinsichtlich der Öffnungen können sie gleich zu dem oben beschriebenen Gasführungsrohr aufgebaut und angeordnet sein. Die oberen Gasführungsrohre 46 ,46 liegen in einer horizontalen Ebene oberhalb des Waferbootes 1 und sie sind ebenfalls symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene der Prozesskammer angeordnet. Insbesondere können bei dieser oder einer ähnlichen Anordnung mit mehreren unteren Gasführungsrohren für die Gaszuleitung über die unterschiedlichen Gasführungsrohre unterschiedliche Gase in die Prozess- kammer 38 eingeleitet werden, die sich somit erst in der Prozesskammer vermischen, um einer vorzeitige Reaktion innerhalb der Gaszuführung zu vermeiden.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist jeweils wiederum nur ein unteres und ein oberes Gasführungsrohr 44, 46 vorgesehen. Die Gasführungsrohre 44, 46 besitzen jeweils eine elliptische Querschnittsform, wobei die jeweiligen Hauptachsen horizontal angeordnet sind. Die Gasführungsrohre 44, 46 liegen wiederum mittig unter- bzw. oberhalb des Waferbootes 1 . Mit anderen Worten sind sie symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene der Prozess- kammer angeordnet. Hinsichtlich der Öffnungen können sie im Wesentlichen gleich den oben beschriebenen Gasführungsrohren aufgebaut und angeordnet sein.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind drei untere Gaszuführungsrohre 44 sowie ein einzelnes oberes Gaszuführungsrohr 46 vorgesehen. Die unteren Gasführungsrohre 44 liegen unterhalb des Waferbootes 1 , wobei die zwei Äußeren in einer Ebene liegen während das mittlere etwas nach unten versetzt ist. Es wäre aber auch eine andere Anordnung möglich. Hinsichtlich der Öffnungen können sie gleich zu dem oben beschriebenen Gasführungsrohr aufgebaut und angeordnet sein. Das obere Gasführungsrohr 46 liegt oberhalb des Waferbootes 1 und besitzt eine elliptische Querschnittsform, wie bei Fig. 8 und ist symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene der Prozesskammer angeordnet. Alternativ könnten auch hier mehrere Gasführungsrohre oder eine andere Form des Gasführungsrohrs vorgesehen werden. Insbesondere können bei dieser oder einer ähnlichen Anordnung mit mehreren unteren Gasführungsrohren für die Gaszuleitung über die unterschiedlichen Gasführungsrohre unterschiedliche Gase in die Prozesskammer 38 eingeleitet werden, die sich somit erst in der Prozesskammer vermischen, um einer vorzeitige Reaktion innerhalb der Gaszuführung zu vermeiden. Insbesondere können bei dieser Anordnung über die äußeren Gasführungsrohre 44 ein erstes Gas eingeleitet werden, während über das mittlere ein zweites Gas eingeleitet wird. Die Anordnung ermöglicht eine gute und homogene Vermischung und Verteilung der Gase.
Nachfolgend wird nun der Steuerteil 34 der Behandlungsvorrichtung 30 näher erläutert. Der Steuerteil 34 weist eine Gassteuereinheit 60, Unterdruck- Steuereinheit 62, eine elektrische Steuereinheit 64 und eine nicht näher dargestellte Temperatursteuereinheit auf, die alle gemeinsam über eine übergeordnete Steuerung, wie beispielsweise einen Prozessor angesteuert werden können. Die Temperatursteuereinheit steht mit der nicht dargestellten Heizeinheit in Verbindung, um primär die Temperatur des Rohrelements 36 bzw. der Prozesskammer 38 zu steuern bzw. zu regeln.
Die Gassteuereinheit 60 steht mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Gasquellen 66, 67, 68, wie beispielweise Gasflaschen, die unterschiedliche Gase enthalten in Verbindung. In der dargestellten Form sind drei Gasquellen dargestellt, wobei natürlich auch eine beliebige andere Anzahl vorgesehen sein kann. Beispielsweise können die Gasquellen Di-Chlorsilan, Tri-Chlor- silan, SiH4, Phosphin, Boran, Di-Boran, German. (GeH4), Ar, H2, TMA NH3l N2 und verschiedene andere Gase an entsprechenden Eingängen der Gassteuereinheit 60 bereitstellen.- Die Gassteuereinheit 60 besitzt zwei Ausgänge, wobei einer der Ausgänge mit dem unteren Gasführungsrohr 44 verbunden ist und der Andere mit einer Pumpe 70 der Unterdruck-Steuereinheit 62. Die Gassteuereinheit 60 kann die Gasquellen in geeigneter Weise mit den
Ausgängen verbinden und den Durchfluss von Gas Regeln, wie es in der Technik bekannt ist. Somit kann die Gassteuereinheit 60 insbesondere über das untere Gasführungsrohr 44 unterschiedliche Gase in die Prozesskammer einleiten, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Unterdruck-Steuereinheit 62 besteht im Wesentlichen aus der Pumpe 70 und einem Druck-Regelventil 72. Die Pumpe 70 ist über das Druck-Regelventil 72 mit dem oberen Gasführungsrohr 46 verbunden und kann hierüber die Prozesskammer auf einen vorbestimmten Druck abpumpen. Die Verbindung von der Gassteuereinheit 60 zur Pumpe dient dazu aus der Prozesskammer abgepumptes Prozessgas gegebenenfalls mit N2 zu verdünnen.
Die elektrische Steuereinheit 64 weist wenigstens eine Spannungsquelle auf, die geeignet an einem Ausgang derselben wenigstens eine der Folgenden bereitzustellen, eine Gleichspannung, eine Niederfrequenzspannung und eine Hochfrequenzspannung. Der Ausgang der elektrischen Steuereinheit 64 steht über eine Leitung mit einer Kontaktiereinheit für das Waferboot in der
Prozesskammer in Verbindung.
Die Leitung ist über eine entsprechende Vakuum- und temperaturtaugliche Durchführung durch die Ummantelung 40 und in das Rohrelement 36 eingeführt. Dabei ist die Leitung insbesondere so aufgebaut, dass sie als
Koaxialleitung 74 mit einem Innenleiter und einem Außenleiter ausgebildet ist. Über die Länge der Koaxialleitung 74 herrscht außen näherungsweise
Feldfreiheit, sodass selbst bei hohen Frequenzen im MHz-Bereich
(beispielsweise bei 13,56 MHz) keine parasitären Plasmen entstehen und eine möglichst verlustfreie Übertragung erfolgt. Im Inneren der Koaxialleitung findet eine Wellenausbreitung mit der Wellenlänge λ statt. Die
Wellenausbreitung setzt sich zwischen Plattenpaaren (planarer Wellenleiter) fort, jedoch mit einer anderen Wellenlänge, die von dem Vorhandensein und der Art des Plasmas abhängt.
Zwischen den Leitern der Koaxiallleitung 74 ist ein geeignetes Dielektrikum vorgesehen, welches bei einer Beaufschlagung mit hochfrequenter Spannung ■ die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Koaxialleiter gegenüber einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Vakuum vermindert. Die Verminderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Koaxialleiter gegenüber einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Vakuum ist äquivalent zu einer der Erhöhung der effektiven elektrischen Länge des Koaxialleiters 74 bezogen auf Vakuumwellenlänge. Insbesondere für eine Impedanztransformation wegen der niedrigen Impedanz des Waferbootes 1 sollte die geometrische Länge des Koaxialleifers nahe eines ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 der durch das Dielektrikum verminderten Wellenlänge liegen oder anders ausgedrückt, die effektive elektrische Länge des Koaxialleiters nahe eines ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 der Wellenlänge der beaufschlagten Frequenz eingestellt werden.
Bei einer Ausführungsform erfolgt eine Einstellung der Wellenlänge bzw. der elektrischen Länge des Koaxialleiters 74 über eine Vielzahl von Isolatoren, die in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenleiter einführbar sind und so das Dielektrikum bilden. Auch über die Geometrie von Innen- und Außenleiter lässt sich eine gewisse Einstellung vornehmen. Obwohl die Innen- und Außenleiter von Koaxialleitern in der Regel einen runden Querschnitt besitzen, soll der Begriff Koaxialleiter, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, auch Innen- und/oder Außenleiter mit anderen Querschnitten umfassen. Zum Beispiel können die Innen- und/oder Außenleiter rechteckige oder ovale Querschnitte aufweisen und sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstrecken. Die lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit der hochfrequenten Welle und damit auch integral die effektive elektrische Länge des Koaxialleiters 74 hängt aber wesentlich vom Dielektrikum zwischen Innen- und Außenleiter ab. Mit steigender Dielektrizitätskonstante nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit 1 /(εΓ)1 2 ab und dementsprechend die effektive elektrische Länge der Koaxialleiters 74 zu. Dabei kann durch eine geeignete Aneinanderreihung von kurzen Isolatorstücken unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante über die Länge eine gewünschte mittlere Dielektrizitätskonstante eingestellt werden. Insbesondere wird in Betracht gezogen aus einem Satz von zwei bis max vier unterschiedlichen Elementen mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten eine geeignete Auswahl in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenleiter einzuführen, um eine gewünschte effektive reale Dielektrizitätskonstante für das Dielektrikum einzustellen. Die Isolatorstücke können eine den Innen- und Außenleitern entsprechende Form, wie zum Beispiel eine Ringform aufweisen, welche ein Aufschieben auf den Innenleiter erlaubt. Die Koaxialleitung 74 führt im Wesentlichen bis zu den Kontaktbereichen des Waferbootes 1 . Die Innen- und Aüßenleiter werden in geeignete Weise mit den unterschiedlichen Gruppen der Platten 6 verbunden.
Die Wellenausbreitung zwischen den Plattenpaaren beeinflusst die Eigenschaften des abscheidenden Plasmas, zum Beispiel in der Homogenität/Uniform ität über den Wafer und das Waferboot,
Hierbei sollten die Kontaktnasen 13 des Waferbootes 1 für die Einkopplung hochfrequenten Leistung möglichst in Masse und Länge reduziert werden, um die lokale Wärmekapazität und die Zuleitungsinduktivität so gering wie möglich zu halten, Insbesondere sollte die durch die Summe der Kontaktnasen 1 3 in Kombination mit den Kontaktelementen 1 5 gebildete Zuleitungsinduktivität wesentlich kleiner sein als die Induktivität der Summe der Platten 6. Bevorzugt sollte die Impedanz der entsprechenden Zuleitungsinduktivität bei der Betriebsfrequenz kleiner sein als die Hälfte und bevorzugt kleiner als 1/10 der Impedanz des Plattenstapels der Platten 6.
Die Figuren 10 bis 12 zeigen ein alternatives Waferboot 100, dass in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung 30 des obigen Typs aber auch in klassisch Plasma-Behandlungsvorrichtungen eingesetzt werden können. Das Waferboot 100 wird durch elektrisch leitende Auflageeinheit 1 01 mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden Auflagen 102, 104, beispielsweise aus Graphit oder einem anderen elektrisch gut leitendem Material, eine isolierte Führungseinheit 106 gebildet. Die Auflageeinheit 01 und die isolierte Führungseinheit 106 sind über isolierte Verbindungselemente 108 verbunden und bilden so gemeinsam das Waferboot 100.
Die elektrisch leitenden Auflagen 102, 104 sind am besten in den schema- tischen Seitenansichten der Figuren 10a bis 10c zu erkennen. Dabei zeigt Fig. 1 1 a eine schematische Seitenansicht der Auflage 102, Fig. 1 1 b eine schematische Seitenansicht der Auflage 104 und Fig. 1 1 c eine schematische Seitenansicht der Auflagen 102, 104 in einer Endanordnung. Die Auflagen 102, 104 besitzen jeweils eine langgestreckten Grundkörper 10 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform. Der Grundkörper 1 10 weist jeweils einen geraden Mittelteil auf, in dessen Oberseite ein Schlitz 12 zur Aufnahme von Wafern (W) ausgebildet ist. In Längsrichtung ist der Schlitz 1 2 so bemessen, dass er sechs Wafer (W) nebeneinander mit einem vorgegebenen Abstand aufnehmen kann, wie in Fig. 10 zu erkennen ist. Die Schlitztiefe ist so gewählt, dass sie kleiner oder gleich einem üblichen Rand- ausschuss bei der Waferherstellung entspricht und liegt somit bei ungefähr 1 - 5mm. Die Breite des Schlitzes ist wiederum so gewählt, dass zwei zu prozessierende Wafer (W) Back-to-Back darin aufgenommen werden können, wie in der Draufsicht gemäß Fig. 12 angedeutet ist. Der Schlitz 1 12 kann Quer zur Längsrichtung um 1 ° bis 2° geneigt sein, sodass ein darin aufgenommenes Waferpaar leicht geneigt in dem Schlitz 1 12 steht. An Ihren Längsenden (benachbart zu dem den Schlitz 1 12 aufweisenden Mittelteil 1 1 1 ) besitzen die jeweiligen Grundkörper 1 0 Endteile 1 14, die bezüglich des Mittelteils 1 1 1 in der Ebene nach oben bzw. nach unten versetzt sind. Dabei sind die Endteile 1 14 der Auflage 102 nach oben versetzt und die Endteile 1 14 der Auflage 104 nach unten, wie in den Figuren 1 1 a und 11 b gut zu erkennen ist. Wenn sich die Auflagen 102, 1 04 in Ihrer Endanordnung befinden, liegen die Endteile 1 14 der Auflagen 102 in einer oberen Ebene und die Endteile 1 14 der
Auflagen 104 in einer unteren Ebene, wie in Fig. 1 1 c zu erkennen ist.
In den Grundkörpern 1 10 ist jeweils eine Vielzahl von Querbohrungen 116 vorgesehen, die für die Durchführung von Spannelementen 1 18, bzw. 120 dienen. Diese Können des oben beschriebenen Typs sein mit Kopf und Schaftteil sein, die mit Gegenelementen zusammenwirken können. Während die Spannelemente 1 18 im Mittelbereich 1 1 1 eingesetzt werden, werden die Spannelemente 120 im Bereich der Endteile 1 4 eingesetzt.
In Ihrer Endanordnung sind eine Vielzahl von beispielsweise 22 der Auflagen 102, 104 quer zu Ihrer Längserstreckung parallel zueinander angeordnet, wobei sich die Auflagen 102 und 104 in der Anordnung abwechseln. Im
Mittelbereich 1 1 1 der Auflagen 102, 104 sind zwischen direkt benachbarten Auflagen 102, 104 jeweils Abstandshalter (nicht dargestellt) vorgesehen, die mit den Querbohrungen 1 16 ausgerichtet sind. Diese Abstandshalter sind hülsenförmig und sind so dimensioniert, dass sie im Montagezustand des Waferbootes 100 auf den Schaftteil des Spannelements 1 18 gesteckt sind. Die Abstandshalter können elektrisch isolierend sein oder aber auch elektrisch leitend, wie die oben beschriebenen Abstandselemente 22 des Waferbootes 1 , sofern ihnen einen ähnliche Heizfunktion zukommen soll.
Im Bereich der Endteile 1 14 sind jeweils elektrisch leitende Hülsen 124 vorgesehen, die so bemessen sind, dass sie auf den Schaftteil eines der Spannelemente 120 gesteckt werden können. Die Hülsen besitzen jeweils eine Länge entsprechen der Länge von zwei Abstandshaltern plus der Breite einer Auflage. Somit sind sie in der Lage jeweils zwei Auflagen 102, 102 oder 104, 104 in der Anordnung elektrisch zu verbinden. Somit bilden die Auflagen 102 eine erste Gruppe von Auflagen die jeweils alle elektrisch verbunden sind und die Auflagen 104 eine zweite Gruppe von Auflagen die jeweils alle elektrisch verbunden sind. Dies ermöglicht wiederum das Anlegen eine Spannung zwischen den unterschiedlichen Gruppen, wie auch beim Waferboot 1 . Die Führungseinheit 106 wird durch zwei langgestreckte Halteelemente 130 und sieben Führungsstangen 132 gebildet, die jeweils aus einem dielektrischen Material bestehen. Die Halteelemente 130 und die Führungsstangen 132 können beispielsweise aus Keramik oder Quarz bestehen. Die Halte- elemente 130 besitzen jeweils eine langgestreckte Konfiguration mit einer Länge die im Wesentlichen gleich der Länge der Auflagen 102, 104 ist und sie erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu den Auflagen 02, 104, wobei die Halteelemente 130 höher angeordnet sind, als die Auflagen 102, 104. Die Führungsstangen 1 32 erstrecken sich senkrecht zwischen den Halteelemen- ten 130, wie in der Draufsicht gemäß Fig. 12 zu erkennen ist und sind in geeigneter Weise mit diesen verbunden. Die Führungsstangen 132 können einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, wobei aber auch andere Formen möglich sind. Die Führungsstangen 132 besitzen jeweils eine Vielzahl von Einkerbungen 134, die so dimensioniert sind, dass sie einen Randbereich von Waferpaaren W, W, insbesondere einen Randausschussbereich derselben aufnehmen und führen können. In Längsrichtung des Waferbootes 100 sind die Führungsstangen 132 so beabstandet, dass sie jeweils ein Waferpaar W, W dazwischen aufnehmen können, wie in Fig. 12 angedeutet ist. Dabei sei bemerkt, dass die Draufsicht gemäß Fig. 12 das Waferboot 100 nicht vollständig zeigt und das Waferboot zur Vereinfachung der Darstellung nur teilweise beladen ist, Die Einkerbungen 134 sind in Querrichtung des
Waferbootes 00 mit den Schlitzen 1 12 in den Auflagen 102, 104
ausgerichtet. Sofern die Schlitze 1 2 eine Neigung aufweisen sind die
Einkerbungen 134 entsprechend leicht versetzt zu den Schlitzen 1 2, um eine Aufnahme der Waferpaare W, W in einer leicht geneigten Stellung zu erlauben.
Die Auflageeinheit 101 bestehend aus den verbundenen Auflagen 102, 1 04 und die isolierte Führungseinheit 1 06 bestehend aus den Halteelemente n 130 und den Führungsstangen 132 sind in den Endbereichen jeweils über isolierte Verbindungselemente 108 verbunden. Insbesondere besitzen die Verbindungselemente 108 jeweils eine Plattenform und sie arbeiten mit den Spannelementen 1 18 und 120 sowie zusätzlichen Spannelementen für die Verbin- dung mit dem Haltelement 130 zusammen, um die Anordnung insgesamt zu fixieren und so das Waferboot 100 zu bilden.
Das Waferboot 1 00 kann in der gleichen Weise wie ein klassisches Waferboot eingesetzt werden, oder auch in der nachfolgend beschriebenen Form, wenn die Abstandshalter elektrisch leitend sind, wie die Abstandselemente 22 beim Waferboot 1 . Eine elektrische Kontaktierung der auf den Auflagen 102, 1 04 aufgenommen Waferpaare W, W erfolgt nur im Bereich der jeweiligen Schlitze 1 12. Das Waferboot 100 nimmt die Wafer nicht zwischen Platten, sondern lässt diese im Wesentlichen frei stehen. Hierdurch kann eine Aufheizung der Wafer verbessert werden. Diese wird ferner auch durch eine verringerte thermische Masse des Waferbootes 100 im Vergleich zürn Waferboot 1 gefördert. Die Back-to-Back Anordnung der Waferpaare kann zu verbesserter Slipfreiheit von prozessierten Wafern beitragen. Ferner können hierdurch gegebenenfalls die Querabmessungen des Waferbootes bei gleicher
Aufnahmekapazität verringert werden.
Anhand der Figuren 13 und 14 wird nun eine weitere alternative Ausführungsform eines Waferbootes 200 näher erläutert, dass in einer Plasma-Behand- lungsvorrichtung 30 des obigen Typs aber auch in klassischen Plasma- Behandlungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Dabei zeigt Fig. 13 eine schematische Seitenansicht eines beladenen Waferbootes und Fig. 14 eine schematische Seitenansicht einer einzelnen Platte des Waferbootes. Das Waferboot 200 wird im Wesentlichen durch elektrisch leitende Platten 202, 204 beispielsweise aus Graphit oder einem anderen elektrisch gut leitendem . Material gebildet, die abwechselnd parallel zueinander über nicht näher dargestellte Abstandshalter und Spannelemente 206 angeordnet werden. Dies kann in der oben beschriebenen Art und Weise erfolgen, wobei die Abstandshalter aus einem dielektrischen Material oder auch einem hochohmigen elektrisch leitenden Material sein können, und zwar je nach dem ob sie eine Zusatzheizfunktion besitzen sollen oder nicht, wie nachfolgend erläutert wird. Die Platten 202, 204 besitzen jeweils nach oben offene Ausnehmungen 208. Auf beiden Seiten der Platten 202, 204 ist im Bereich jeder Ausnehmung jeweils eine Gruppe von drei Aufnahmestiften 210 vorgesehnen, die für aufzunehmende Wafer W eine Dreipunktanlage bieten. Dabei ist jeweils einer der Aufnahmestifte unterhalb der Ausnehmung 8 und die anderen beiden Aufnahmestifte befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 208 und zwar höher als der untere Aufnahmestift 210. Der Höhenabstand zwischen dem unteren Aufnahmestift 21 0 und der Oberkante der jeweiligen Platten 1 02, 204 ist kleiner als die halbe Höhe eines aufzunehmenden Wafers W. Anders als beim Waferboot 1 sind aufgenommenen Wafer somit nicht vollständig zwischen zwei Platten aufgenommen, sondern sie stehen nach oben deutlich über die Platten hinaus, wie in Fig. 13 zu erkennen ist. Im Vergleich zu dem Waferboot 1 kann das Waferboot 200 somit eine wesentlich reduzierte thermische Masse aufweisen.
Die Platten 202, 204 weisen an Ihren Enden jeweils Kontaktnasen 213 auf, wobei die Kontaktnasen 213 der beiden Platten wiederum auf unterschiedlichen Höhen liegen, um über elektrisch leitende Kontaktelemente (nicht gezeigt) wiederum eine gruppenweise Kontaktierung der Platten zu ermöglichen. Die Kontaktnasen sind bevorzugt kurz gehalten und sind nach außen hin abgerundet. Darüber hinaus ist der Abstand in Höhenrichtung zwischen den Kontaktnasen verkürzt, was beim Anlegen einer HF-Spannung insbesondere im MHz-Bereich vorteilhaft ist. Insbesondere wenn eine koaxiale
Zuleitung vorgesehen ist, wie bei der oben beschriebenen Plasma-Behandlungsvorrichtung 30,
Anhand der Figuren 15 bis 16 wird noch eine weitere alternative Ausführungsform eines Waferbootes 300 näher erläutert, dass in einer Plasma-Behandlungsvorrichtung 30 des obigen Typs aber auch in klassischen Plasma- Behandlungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Dabei zeigt Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf das Waferboot 300, Fig. 16 eine schematische Schnittansicht eines Teilbereichs desselben und Fig. 17 (a) und (b)
schematische Querschnittansichten einer Plasma-Behandlungsvorrichtung mit einem solchen Waferboot 300. Während die bisherigen Waferboote jeweils des Typs waren, bei dem die Wafer parallel zur Längserstreckung des
Waferbootes (und somit parallel zur Längserstreckung der Plasma-Behandlungsvorrichtung) aufgenommen wurden, ist das Waferboot des Typs, bei dem die Wafer Quer zur Längserstreckung des Waferbootes 300 aufgenommen werden. Insbesondere weist das Waferboot 300 einen klassischen Aufbau auf wie er beispielsweise in thermischen Diffusionsanlagen für Halbleiterwafer eingesetzt wird. Wie in der Draufsicht gemäß Figur 15 zu erkennen ist, besitzt das Waferboot 300 eine langgestreckte Konfiguration, d.h. es besitzt in Längserstreckung (links-rechts in Figur 15) eine wesentlich größere Länge als in den übrigen Abmessungen. An den Enden des Waferbootes 300 ist jeweils eine Endplatte 303 vorgesehen, die bevorzugt aus Quarz ausgebildet ist. Sie kann aber auch aus einem anderen geeigneten nicht leitenden Material aufgebaut sein.
Zwischen den Endplatten 303 erstrecken sich jeweils zwei in Querrichtung beabstandete Aufnahmeelemente 305 sowie zwei beabstandete Kontakt- und Führungselemente 307, die jeweils an den Endplatten 303 befestigt sind. Dabei liegen die Kontakt- und Führungselemente 307 in Querrichtung zwischen den Aufnahmeelementen 305.
Die Aufnahmeelemente 305 erstrecken sich, wie zuvor erwähnt, zwischen den Endplatten 303 und sind an diesen befestigt, insbesondere durch
Verschweißen oder Bonden. Die Aufnahmeelemente 305 können auch aus Quarz bestehen und besitzen jeweils eine langgestreckte Stabform. Dabei besitzen die Aufnahmeelemente 305 im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, wobei„im Wesentlichen" insbesondere auch Rechtecke mit abgerundeten Ecken umfassen soll. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, dass die Aufnahmeelemente 305 rund sind oder andere Formen aufweisen. Die 305 im Wesentlichen rechteckigen Aufnahmeelemente sind zueinander geneigt angeordnet und weisen in ihrer nach oben weisenden Schmalseite jeweils eine Vielzahl von Aufnahmeschlitzen 313 ausgebildet, die sich quer zur Längserstreckung des Aufnahmeelements 305 erstrecken, und zwar bevorzugt im Wesentlichen in einem 90° Winkel zur Längserstreckung. Die Aufnahmeschlitze 3.13 sind jeweils mit gleichmäßigem Abstand
zueinander vorgesehen und sie besitzen eine vorbestimmte (gleichbleibende) Tiefe zur Aufnahme eines Randbereichs eines jeweiligen aufzunehmenden Wafers oder eines Waferpaars, das beispielsweise in einer Back-to-Back Anordnung in dem Schlitz aufgenommen werden kann. Bevorzugt wird die Tiefe ungefähr einem Randausschussbereich der Wafer entsprechend oder kleiner sein. Die Aufnahmeschlitze können in Längsrichtung um 1 ° bis 2° geneigt sein, sodass ein darin aufgenommener Wafer oder ein Waferpaar entsprechend zur Vertikalen geneigt angeordnet wird.
Nachfolgend werden nun die Kontakt- und Führungselemente 307 näher beschrieben, von denen in der Draufsicht gemäß Figur 15 zwei dargestellt sind. Die Kontakt- und Führungselemente 307 werden jeweils im
Wesentlichen durch ein stabförmiges Element 320 aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Graphit gebildet, dessen Enden in geeigneter, nicht dargestellter Weise elektrisch kontaktierbar sind.
Die stabförmigen Elemente 320 besitzen jeweils einen im Wesentlichen runden Querschnitt, wie am besten in der Schnittansicht gemäß Figur 17 zu erkennen ist. In jedem stabförmigen Element 320 ist eine Vielzahl von
Schlitzen 322 (Kontaktschlitz) und Schlitzen 323 (Isolierschlitz) vorgesehen, die sich in Längsrichtung abwechseln, wie am besten in Fig. 16 zu erkennen ist. Dabei besitzen die Schlitze 322 jeweils eine erste Tiefe und eine erste Breite, und die Schlitze 323 eine zweite Tiefe und eine zweite Breite, wobei die zweite Tiefe größer ist als die Erste und die zweite Breite größer ist als die Erste, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Schlitze 322, 323 besitzen die gleichen Abstände wie die Schlitze 31 3 der Aufnahmeelemente 303, wobei hier jeweils der Abstand von der Schlitzmiüe eines jeweiligen Schlitzes zur Schlitzmitte des nächsten Schlitzes gemeint ist. Die Schlitze 322, 323 in den beabstandeten Kontakt- und Führungselementen 307 sind zueinander versetzt. Darüber sind die Schlitze 313, 322 und 323 zueinander so ausgerichtet, dass ein im Waferboot aufgenommener Wafer (ein Wafer- paar) jeweils in zwei Schlitzen 313 (der beabstandeten Aufnahmeelemente), einem Schlitz 322 (eines Kontakt- und Führungselements 307) sowie einem Schlitz 323 (des anderen Kontakt- und Führungselements 307) aufgenommen ist. Dabei ist die Tiefe und Breite des Schlitzes 322 so gewählt, dass der Wafer (das Waferpaar) das Kontakt- und Führungselement 307 sicher kontaktiert. Die Tiefe und Breite des Schlitzes 323 ist hingegen so gewählt, dass der Wafer (das Waferpaar) das Kontakt- und Führungselement 307 sicher nicht kontaktiert, wie in Fig. 16 angedeutet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass benachbarte Wafer (Waferpaare) die in in Längsrichtung benachbarten Schlitzen im Waferboot aufgenommen sind unterschiedliche der Kontakt- und Führungselemente 307 kontaktieren. Dies ist beispielsweise in den Figuren Fig. 17 (a) und (b) angedeutet, welch zum Beispiel Querschnittsansichten durch benachbarte Schlitze im Waferboot zeigen. Dabei ist bei der Ansicht gemäß Fig. 17 (A) der Schnitt so, dass er im linken Kontakt- und Führungselement 307 einen Schlitz 322 schneidet und im rechten Kontakt- und Führungselement 307 einen Schlitz 323. Entsprechend wird dann bei dem benachbarten Schlitz (Ansicht Fig. 17(b)) im linken
Kontakt- und Führungselement 307 ein Schlitz 323 geschnitten und im rechten Kontakt- und Führungselement 307 einen Schlitz 322, Somit kann, wie der Fachmann erkennt, zwischen den Wafern (Waferpaaren) eine
Spannung angelegt werden wenn zwischen den Kontakt- und Führungselementen 307 eine Spannung angelegt wird. Obwohl dies in Fig. 16 nicht dargestellt ist, könnten in den Schlitzen 323 jeweils isolierende Einsätze vorgesehen sein, die selbst entsprechende Aufnahmeschlitze für den Wafer (ein Waferpaar) aufweisen, oder die Schlitze 323 könnten eine isolierende Beschichtung aufweisen. Insbesondere ist es möglich, in dem Kontakt- und Führungselement 307 zunächst die Schlitze 323 auszubilden, und im
Anschluss eine isolierende Beschichtung aufzubringen, die dann lokal bei der nachfolgenden Ausbildung der Schlitze 322 zerstört wird. Hierdurch ist eine elektrische Kontaktierung von Wafern nur im Bereich der Schlitze 322 möglich. Die Kontakt- und Führungselemente 307 können relativ dünn ausgebildet sein. Um jedoch über die gesamte Länge des Waferbootes hinweg eine ausreichende Stabilität vorzusehen, ist bei der dargestellten Ausführungsform des Waferbootes 300 ein zweites stabförmiges Element 330 vorgesehen, das vertikal unterhalb der Kontakt- und Führungselemente 307 angeordnet ist, und sich zwischen den Endplatten 3 erstreckt. Das Element 330 ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material mit ausreichender Stabilität ausgebildet, das keine Verunreinigungen in den Prozess einbringt und auch eine ausreichende thermische Stabilität aufweist, wie zum Beispiel Quarz oder ein anderes geeignetes Material. Das Kontakt- und Führungselement 307 kann, wie dargestellt direkt auf dem Element 330 aufliegen oder zwischen dem unteren Element 330 und dem Kontakt- und Führungselement 307 kann eine Vielzahl von Stützen vorgesehen sein. Das untere Element 330 kann wiederum eine runde Form aufweisen, besitzt aber keine Schlitze und weist dadurch eine höhere Stabilität gegenüber einem vergleichbaren Element mit Schlitzen auf, und kann das Kontakt- und Führungselement 307 daher über die Länge hinweg unterstützen.
Die Figuren 18 bis 20 zeigen noch eine weitere alternative Ausführungsform eines Waferbootes 300. Diese Waferboot 300 ist in großen Zügen gleich dem zuvor anhand der Figuren 15 bis 17 beschriebenen Waferboot 300 und daher werden die selben Bezugszeichen für gleiche oder äquivalente Elemente verwendet. Dabei zeigt Fig. 18 eine schematische Draufsicht auf das Waferboot 300, Fig. 19 eine schematische Schnittansicht eines Teilbereichs des- selben und Fig. 20 (a) und (b) schematische Querschnittansichten einer
Plasma-Behandlungsvorrichtung mit einem solchen Waferboot 300. Auch bei diesem Waferboot 300 werden die Wafer Quer zur Längserstreckung des Waferbootes 300 aufgenommen. Wie in der Draufsicht gemäß Figur 18 zu erkennen ist, besitzt das Waferboot 300 wiederum eine langgestreckte Konfiguration, wobei an den Enden des Waferbootes 300 jeweils eine Endplatte 303 vorgesehen ist, die wie zuvor beschrieben ausgebildet sein können. Zwischen den Endplatten 303 erstrecken sich jeweils zwei in Querrichtung beabstandete erste Aufnahmeelemente 305, zwei in Querrichtung beabstandete zweite Aufnahmeelemente 306, sowie zwei beabstandete Kontakt- und Führungselemente 307, die jeweils an den Endplatten 303 befestigt sind. Dabei liegen in Querrichtung die Kontakt- und Führungselemente 307 zwischen den zweiten Aufnahmeelementen 306 und die zweiten Aufnahmeelementen 306 jeweils zwischen einem ersten Aufnahmeelemente 305 und einem Kontakt- und Führungselement 307. Die Kontakt- und Führungselemente 307 besitzen den gleichen Aufbau wie zuvor beschrieben, mit oberen und unteren Stabelementen 320, 330 sowie Kontaktschlitzen 222 und Isolierschlitzen 223, die in den jeweiligen Kontakt- und Führungselementen 307 versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird jeder zweite im Waferboot aufgenommene Wafer durch eines der
Kontakt- und Führungselemente 307 kontaktiert während die weiteren Wafer durch das andere Kontakt- und Führungselement 307 kontaktiert werden.
Die ersten und zweiten Aufnahmeelemente 305, 306 erstrecken sich, zwischen den Endplatten 303 und sind wie oben beschrieben an diesen befestigt. Die ersten und zweiten Aufnahmeelemente 305, 306 können wieder aus Quarz bestehen und besitzen jeweils eine langgestreckte Stabform. Dabei besitzen die ersten und zweiten Aufnahmeelemente 305, 306 jeweils eine Grundform, wie bei dem Waferboot 300 gemäß den Figuren 15 bis 17. Sie weisen auch jeweils eine Vielzahl von Schlitzen 330 entsprechend der
Vielzahl von Aufnahmeschlitzen 313 gemäß den Figuren 15 bis 17 auf. Die Schlitze 330 weisen jedoch zwei Schlitztypen auf, die sich hinsichtlich ihrer Größe und auch Funktion unterscheiden.
Der erste Schlitztyp, der als Aufnahmeschlitz 332 dient, besitzt eine erste Tiefe und eine erste Breite, die geeignet sind einen Randbereich eines jeweiligen aufzunehmenden Wafers oder eines Waferpaars, beispielsweise in einer Back-to-Back Anordnung, kontaktierend in dem Schlitz aufzunehmen, Bevorzugt wird die Tiefe ungefähr einem Randausschussbereich der Wafer entsprechend oder kleiner sein. Der zweite Schlitztyp, der als Isolierschlitz 333 dient, besitzt eine zweite Tiefe u nd eine zweite Breite, die jeweils größer sind als die erste Tiefe und die erste Breite. Die Isolierschlitze 333 sind jeweils geeignet einen Randbereich eines jeweiligen aufzunehmenden Wafers oder eines Waferpaars freistehend, d.h. ohne Kontakt hiermit in dem Schlitz aufzunehmen.
Die Aufnahmeschlitze 332 und die Isolierschlitze 333 wechseln sich in Längsrichtung der Aufnahmeelemente 305, 306 ab, wie in der Ansicht in Fig. 19 zu erkennen ist. Die Aufnahmesch'litze 332 und die Isolierschlitze 333 der ersten Aufnahmeelemente 305 sind zueinander ausgerichtet. Auch die Aufnahmeschlitze 332 und die Isolierschlitze 333 der zweiten Aufnahmeelemente 306 sind zueinander ausgerichtet. Ferner sind die Aufnahmeschlitze 332 der ersten Aufnahmeelemente 305 mit den Isolierschlitzen 333 der zweiten Aufnahmeelemente 306 ausgerichtet und die Isolierschlitze 333 der ersten Aufnahmeelemente 305 mit den Aufnahmeschlitzen 332 der zweiten Aufnahmeelemente 306. Mit anderen Worten sind die Aufnahme- und Isolierschlitze 332, 333 der ersten Aufnahmeelemente 305 zu den Aufnahme- und Isolierschlitzen 332 , 333 der zweiten Aufnahmeelemente 306 versetzt.
Hierdurch wird jeder zweite im Waferboot aufgenommene Wafer durch d ie ersten Aufnahmeelemente 305 aufgenommen u nd getragen während die weiteren Wafer durch die zweiten Aufnahmeelemente 306 aufgenommen und getragen werden. Hierdurch wird ferner erreicht, dass alle Wafer die durch die ersten Aufnahmeelemente 305 aufgenommen und getragen werden dasselbe Kontakt- und Führungselement 307 kontaktieren, während die weiteren durch die zweiten Aufnahmeelemente 306 aufgenommenen und getragenen Wafer das andere Kontakt- und Führungselement 307 kontaktieren. Ein entsprechendes wechselseitiges Tragen und Kontaktieren ist in den Fig. 20 (a) und (b) angedeutet. Diese Konfiguration kann im Betrieb einen Kurzschluss über die ersten und zweiten Aufnahmeelemente 305, 306 für den Fall verhindern, dass sich während einer Plasmabehandlung (die zum Beispiel eine Abscheidung leitender Schichten auf den Wafern bezweckt) leitende Schichten auf den ersten und zweiten Aufnahmeelementen 305, 306 abscheiden.
Bei dieser Konfiguration wäre es auch möglich die ersten und zweiten
Aufnahmeelemente 305, 306 leitend auszubilden zusätzlich auch hierüber eine Spannung zwischen im Waferboot 300 aufgenommenen Wafern anzulegen, um Beispielsweise die Kontaktfläche zu den Wafern und somit die Fläche für die Einleitung elektrischer Leistung zu erhöhen. Nachfolgend wird nun der Betrieb der Plasma-Behandlungsvorrichtung 30 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei beispielhaft als Behandlung eine durch Plasma unterstützte Silicimnitrid oder Aluminiumoxid- abscheidung in einem durch 1 3,56 MHz angeregten Plasma beschrieben wird. Die Behandlungsvorrichtung 30 kann aber auch für andere durch Plasma 'unterstützte Abscheidungsprozesse eingesetzt werden, wobei das Plasma auch durch andere Frequenzen zum Beispiel im Bereich 40kHz angeregt werden kann. Die Koaxialleitung 74 ist aber besonders für Frequenzen im MHz-Bereich vorgesehen und optimiert. Zunächst wird davon ausgegangen wird, dass ein beladenes Waferboot 1 des oben beschrieben Typs (gemäß Fig. 1 ) in die Prozesskammer 38 geladen ist und diese durch den nicht dargestellten Schließmechanismus verschlossen ist. Dabei ist das Waferboot 1 so beladen, dass in jedem der Aufnahmeschlitze 1 1 insgesamt 12 Wafer, im vorliegenden Beispiel insbesondere Si- Wafer, aufgenommen sind und zwar jeweils sechs an jeder der Platten 6. Dabei sind die Wafer so aufgenommen, dass sie sich paarweise gegenüber liegen, wie es in der Technik bekannt ist.
In diesem Zustand befindet sich der Innenraum auf Umgebungsdruck und kann beispielsweise über die Gassteuereinheit 60 (in Kombination mit der Unterdruck-Steuereinheit 62) mit N2 gespült bzw. geflutet werden. , Das Rohrelement 36 und somit die Prozesskammer 38 werden über die nicht gezeigte Heizeinrichtung erwärmt, um das Waferboot 1 und die darin aufgenommenen Wafer auf eine vorbestimmte, für den Prozess vorteilhafte Prozesstemperatur zu erwärmen. Die Umlenkelemente befinden sich in der zweiten Position (gestrichelt in Figur 5 dargestellt), um eine Erwärmung über Konvektion nicht zu beeinträchtigen. Dabei kann jedoch eine Erwärmung der innen liegenden Platten 6 des Waferbootes 1 sowie der dazwischen aufgenommenen Wafer über eine Erwärmung des Rohrelements 36 langwierig sein. Daher kann, wenn ein Waferboot 1 des oben beschriebenen Typs vorgesehen ist, zur Unterstützung der Erwärmung über die elektrische Steuereinheit 64 eine Gleich- oder Niederfrequenz-Wechselspannung an das Waferboot 1 angelegt werden. Dabei ist die Spannung ausreichend hoch, so dass über die hochohmigen Abstandselemente 22 Strom geleitet wird und diese als Wider- Standsheizelemente wirken. Hierdurch wird Heizleistung speziell in die
Aufnahmeschlitze 1 1 eingebracht, sodass gegenüber einer Aufheizung von außen wesentlich schneller die vorbestimmte Temperatur erreicht werden kann. Je nach Widerstand der Abstandselemente werden Spannungen im Bereich von wenigstens 200 V bis ungefähr 1 kV in Betracht gezogen, um einen Ausreichenden Stromfluss und eine ausreichende Erwärmung der Abstandselemente 22 zu erreichen .
Wenn die vorbestimmte Temperatur des Waferbootes 1 und damit der ganzen Einheit (Waferboot 1 , Wafer und Rohrelement 36) erreicht ist, kann die elektrische Steuereinheit 64 zunächst deaktiviert werden und die Prozesskammer wird über die Unterdruck-Steuereinheit 62 auf einen vorbestimmten Unterdruck abgepumpt. Die Umlenkelemente 50 werden automatisch durch den sich einstellenden Unterdruck oder auch aktiv in die erste Position (durchgezogenen Linie in Fig. 5) bewegt. Beim Erreichen des vorbestimmten Unterdrucks wird über die Gassteuereinheit 60 ein gewünschtes Prozessgas wie zum Beispiel S 1 H4/NH3 für eine Siliciumnitridabscheidung in einem definierten Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von den geforderten Schichteigenschaften eingeleitet, während über die Unterdruck-Steuereinheit 62 weiterhin der Unterdruck durch Absaugen des eingeleiteten Prozessgases aufrecht erhalten wird. Das über die Pumpe 70 abgesaugte Prozessgas kann zu diesem Zeitpunkt mit N2 verdünnt werden, wie es in der Technik bekannt ist. Hierfür wird über die Gassteuereinheit 60 und die entsprechend Leitung der Pumpe N2 zugeführt. Durch die spezielle Anordnung der Gasführungen 44, 46 in Kombination mit den Umlenkelementen 50 wird innerhalb der
Prozesskammer hauptsächlich eine Gasströmung durch die Aufnahmeschlitze 1 1 des Waferbootes 1 erzeugt. Diese kann durch die spezielle Anordnung der Gasführungen 44, 46 über die Breite und Länge des Waferbootes homogen ausgebildet werden .
Über die elektrische Steuereinheit 64 wird nun eine HF-Spannung mit einer Frequenz von 13,56 MHz an das Waferboot 1 angelegt. Diese bewirkt eine Plasmazündung des Prozessgases zwischen den Platten 6 und insbesondere zwischen den im Waferboot 1 aufgenommenen Wafern und es kommt zu einer durch Plasma unterstützte Siliciumnitridabscheidung auf den Wafern. Die Gasströmung wird während des Abscheideprozesses aufrecht erhalten, um eine lokale Verarmung des Prozessgases bezüglich der aktiven Komponenten zu vermeiden. Nach einer ausreichenden Abscheidezeit für die gewünschte Schichtdicke wird die elektrische Steuereinheit 64 wiederum deaktiviert und die Gaszuführung gestoppt, bzw. wieder N2 umgestellt, um die Prozesskammer 38 zu spülen und gegebenenfalls gleichzeitig zu belüften (Angleichung an den Atmosphärendruck). Anschließend kann die Prozesskammer 38 dann wieder auf Umgebungsdruck gebracht werden.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, bietet das Waferboot 1 des obigen Typs - unabhängig von anderen Komponenten der Behandlungsvorrichtung - den Vorteil, dass es während der Aufheizphase eine Aufheizung direkt im Bereich der Aufnahmeschlitze 1 1 zwischen den Platten 6 des Wafer- bootes 1 erlaubt. Diese ist über die elektrisch leitenden Abstandselemente 22 möglich. Dadurch, dass sie speziell hochohmig gewählt sind, beeinträchtigen sie die Plasmabildung beim Anlegen der HF-Spannung nicht wesentlich. Die spezielle Gasführung über die Gasführungen 44, 46 bietet - wiederum unabhängig von anderen Komponenten der Behandlungsvorrichtung, wie dem speziellen Waferboot 1 - den Vorteil einer homogenen Gasströmung in der Prozesskammer 38. Insbesondere-w Kombination mit den Umlenkelementen kann eine gezielte Gasströmung durch die Aufnahmeschlitze erreicht werden. Hierdurch wird ein guter Gasaustausch und eine homogene Gasverteilung im Reaktionsraum gewährleistet und es können gegebenenfalls geringere
Flussraten für die Prozessgase verwendet werden. Die spezielle Koaxialleitung 74 erlaubt - wiederum unabhängig von anderen Komponenten der Behandlungsvorrichtung, wie dem speziellen Waferboot 1 mit elektrisch leitenden Abstandselementen 22 oder der speziellen Gasführung - den Vorteil, dass effizient Spannungen im MHz-Bereich, insbesondere mit 13,56 MHz an das Waferboot angelegt werden können. Elektrische Verluste können reduziert werden. Hierzu tragen auch die spezielle Ausgestaltung der Kontaktbereiche des Waferbootes 1 , wie die Abmessungen und Formen der Kontaktnasen bei.
Die Waferboote 100, 200 und 300 bieten gegenüber dem Waferboot 1 eine deutlich verringerte thermische Masse und die in großen Teilen frei stehenden Wafer lassen sich besser erwärmen. Im Bereich der Auflagen 102, 104 bzw. der Platten 202, 204 können wieder um elektrisch leitende Abstandhalter eingesetzt werden, um hier während der Aufheizphase eine lokale Zusatzheizung vorzusehen. Insbesondere kann ein Ausgleich für die thermische Masse der Auflagen bzw. Platten geschaffen werden, die im frei stehenden Bereich der Wafer nicht vorhanden ist. Das Waferboot 300 erlaubt eine andere Ausrichtung der Wafer, die insbesondere bei gleichbleibender
Prozesskammer die Aufnahme größerer Wafer ermöglicht. Die Behandlungsvorrichtung 30 und das Waferboot 1 wurden anhand bestimmter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen begrenzt zu sein. Insbesondere könnten zum Beispiel die Gasführungen 44, 46 unterschiedliche Formen annehmen oder unterschiedlich angeordnet sein, wie auch schon durch die Fig. 7 bis 9 angedeutet wurde. Auch die Platten 6 des Waferbootes 1 können andere Abmessungen aufweisen und insbesondere für die Aufnahme einer anderen Anzahl von Wafern dimensioniert sein. Die Behandlungsvorrichtung ist in einer horizontalen Ausrichtung dargestellt, und diese stellt auch eine bevorzugt Ausrichtung dar. Die meisten vorteilhaften Aspekte der vorliegenden Anmeldung gelten aber auch für eine Vertikalkammer mit einem vertikal angeordneten Rohrelement, wobei hier Ortsangaben wie oben, unten entsprechend in seitliche Ortsangaben umzudeuten sind. Dies gilt insbesondere für die Anordnung der
Gasführungsrohre in Bezug auf das Waferboot beziehungsweise einen Aufnahmeraum hierfür.

Claims

Patentansprüche . Plasma-Behandlungsvorrichtung für Wafer, insbesondere Halbleiterwafer für Halbleiter- oder Photovoltaikanwendungen, die folgendes aufweist: einen Prozessraum zur Aufnahme eines Waferbootes mit eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Aufnahmeelementen für die Wafer;
Mittel zum Steuern oder Regeln einer Prozessgasatmosphäre in dem Prozessraum; und
wenigstens eine Spannungsquelle, die über eine in den Prozessraum geführte Leitung mit dem Waferboot verbindbar ist, wobei die Leitung als Koaxialleitung mit einem Innenleiter und einem Außerileiter ausgebildet ist, und wobei zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter ein
Dielektrikum derart vorgesehen ist, das bei einer Beaufschlagung mit hochfrequenter Spannung die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die
Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Koaxialleiter gegenüber einer entsprechenden Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Vakuum vermindert wird.
2. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die
geometrische Länge des Koaxialleiters nahe eines ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 der durch das Dielektrikum verminderten Wellenlänge ist.
3, Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das Dielektrikum aus einer Vielzahl von dielektrischen Elementen gebildet wird.
4. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das Dielektrikum aus einer Vielzahl von dielektrischen
Elementen mit unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante gebildet wird.
5. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die wenigstens eine Spannungsquelle des Typs ist der geeignet ist eine Hochfrequenz-Wechselspannung , insbesondere mit einer Frequenz im MHz-Bereich und besonders im Bereich von 1 3,56 MHz, zu erzeugen.
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