NL1034780C2 - Inrichting voor het laagsgewijs laten neerslaan van verschillende materialen op een halfgeleider-substraat alsmede een hefpin voor toepassing in een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het laagsgewijs laten neerslaan van verschillende materialen op een halfgeleider-substraat alsmede een hefpin voor toepassing in een dergelijke inrichting.

5

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het laagsgewijs laten neerslaan van verschillende materialen op een halfgeleider-substraat, omvattende een bewerkingsruimte met daarin opgenomen een 10 substraatsteun waarop het halfgeleidersubstraat plaatsbaar is, middelen voor het in gasvorm tot in de bewerkingsruimte toevoeren van de verschillende materialen, alsook meerdere hefpinnen, welke in en uit het vlak van de substraatsteun breng baar zijn ten behoeve van het in en uit de bewerkingsruimte voeren van het halfgeleidersubstraat.

15 De uitvinding heeft tevens betrekking op een hefpin voor toepassing in een dergelijke inrichting.

Een dergelijke inrichting wordt bijvoorbeeld getoond in het Amerikaanse octrooischrift nr. 6596086. In dit Amerikaanse octrooischrift wordt een inrichting volgens bovengenoemde aanhef getoond waarin een susceptor is 20 opgenomen dat fungeert als ondersteuning voor een substraat. Het betreffende substraat wordt daarbij onderworpen aan een aantal bewerkingsstappen voor het aanbrengen van halfgeleidercomponenten op het substraat. De susceptor en het erop geplaatste substraat of de wafer zijn daarbij opgenomen in een zogenoemde reactorkamer waardoor procesgassen kunnen worden geleid.

25 Op het moment dat de processtappen ter vervaardiging van de halfgeleidercomponenten op het substraat zijn uitgevoerd, dient het substraat uit de reactorkamer te worden weggenomen. Hiertoe zijn vanuit de susceptor een aantal ondersteuningspinnen omhoog brengbaar, die aldus het erop geplaatste substraat omhoog nemen, zodat deze vrij komt te liggen van de susceptorconstructie.

30 Aldus kan het omhoog gebrachte substraat eenvoudig uit de reactorkamer worden weggenomen, enerzijds ten behoeve van andere bewerkingen en anderzijds om de reactorkamer gereed te maken voor de opname van een nieuw substraat. Dergelijke substraathefpinnen zijn daarbij van een dusdanig hard materiaal vervaardigd dat deze krassen veroorzaken op het substraat. Dergelijke 1034780.j 2 krassen maar ook de eventueel daarbij vrijkomende deeltjes beïnvloeden de kwaliteit van de halfgeleidervervaardigingsstappen nadelig.

Hiertoe wordt overeenkomstig de uitvinding de inrichting dusdanig gekenmerkt doordat het met het halfgeleidersubstraat en/of de substraatsteun in 5 contact brengbare contactvlak van de hefpin is voorzien van een materiaallaag dat een lagere hardheid bezit dan het halfgeleidersubstraat en/of de substraatsteun. Op deze wijze wordt voorkomen dat tijdens het omhoog en omlaag brengen van het substraat naar de substraatsteun (susceptor) en/of de substraatsteun beschadigingen op kunnen treden aan het substraat als gevolg van een onverhoopt 10 verschuiven. Krassen en eventuele loskomende deeltjes kunnen zodoende niet ontstaan en het halfgeleider-fabricageproces niet nadelig beïnvloeden.

Volgens een bijzondering van de uitvinding wordt de inrichting hiertoe gekenmerkt doordat de materiaallaag uit een koolstoflaag bestaat. En meer in het bijzonder uit een glassy koolstoflaag bestaat. Deze materiaalsoort bezit een 15 dusdanige geringe hardheid dat deze het substraatoppervlak c.q. -materiaal (of de substraatsteun) niet beschadigt terwijl ook het eventueel vrijkomen van materiaaldeeltjes van de hefpin niet of nauwelijks optreedt.

Volgens een bijzondering van de uitvinding bezit daarbij de materiaallaag een dikte van 1-300 pm en in het bijzonder een dikte van 20-30 pm.

20 Volgens de verdere bijzondering wordt de inrichting overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt doordat de hefpin van siliciumcarbide is vervaardigd, waarbij meer in het bijzonder de hefpin als een langgerekt hol element is uitgevoerd. Verder is functioneel gebleken dat het de voorkeur geniet dat de wanddikte van de holle hefpin 50-1000 pm, in het bijzonder 100-500 pm en meer in het bijzonder 200-25 300 pm bedraagt. Het gebruik van een holle hefpin heeft een gunstig effect op de thermische huishouding binnen de reactorkamer, zodat hiermee de thermische massa en de warmtestroom van en naar de susceptor en het substraat tijdens de halfgeleiderprocesstappen wordt verlaagd.

Een verminderde warmtestroom tussen het substraat en de hefpin 30 leidt tot een meer uniforme substraattemperatuur, waardoor er geen of minder kwaliteitsverschillen in het substraat(oppervlak) worden veroorzaakt ten gevolge van lokale temperatuurverschillen ter hoogte van de hefpinnen. In depositie-processen kunnen als gevolg van temperatuurgradiënten laagdikteverschillen over het substraatoppervlak worden veroorzaakt, hetgeen met de bovenvermelde 3 uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding wordt voorkomen.

Volgens een verdere bijzondering van de uitvinding wordt deze gekenmerkt doordat het met het halfgeleidersubstraat in contact brengbare contactvlak van de hefpin is voorzien één of meer verdiepte gedeeltes. Ook hierdoor 5 wordt het contactoppervlak tussen de hefpin en het erop geplaatste substraat aanzienlijk verminderd waardoor ook de kans op beschadigingen en krassen en eventuele loskomende deeltjes aanzienlijk wordt vermeden.

De uitvinding heeft ook betrekking op een hefpin zoals in deze aanvrage beschreven.

10 De uitvinding zal aan de hand van de tekening worden toegelicht en welke tekening achtereenvolgens toont in:

Figuur 1a en 1b een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de stand van de techniek;

Figuren 2a-2c versies van een eerste uitvoeringsvorm van een 15 hefpin overeenkomstig de uitvinding; en

Figuren 3a-3c versies van een tweede uitvoeringsvorm van een hefpin overeenkomstig de uitvinding.

De in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm van een inrichting 10 overeenkomstig de uitvinding is geschikt voor het behandelen van één substraat per 20 keer. Door middel van de depositie van verschillende halfgeleiderlagen op het substraat W wordt een wafer gerealiseerd, waaruit zogenoemde halfgeleidercomponenten kunnen worden verkregen.

De inrichting 10 is opgebouwd uit een bewerkingsruimte of reactorkamer 1 welke vervaardigd is van doorzichtig kwarts en die van onder en 25 boven wordt belicht door middel van infraroodlichtelementen 9. De reactorkamer 1 is door middel van een susceptor of substraatsteun 5 onderverdeeld in een bovenruimte 1a en een onderruimte 1b. Op de susceptor of substraatsteun 5 dient het substraat of wafer W te worden geplaatst. Hiertoe is de substraatsteun 5 voorzien van een uitsparing 5a waarin het halfgeleidersubstraat/wafer W 30 opneembaar is.

Via de inlaten 2 en 3 kunnen verschillende procesgassen de reactorkamer 1 worden ingevoerd ten behoeve van het door middel van depositie neerslaan van verschillende halfgeleiderlagen op het oppervlak van het halfgeleidersubstraat W. De procesgassen kunnen de reactorkamer 1 via de uitlaat 4 4 verlaten. Een nadere toelichting van deze bewerkingsstappen wordt in het kader van de beschrijving van de uitvinding hier achterwege gelaten, daar deze tot de algemene stand van de techniek worden beschouwd.

Tijdens de halfgeleiderfabricagestappen kan de substraatsteun 5 5 met behulp van de ondersteuning 7 en de steunas 6 in de reactorkamer 1 worden geroteerd, zodat het volledige oppervlak van het substraat W door de procesgassen wordt omspoeld. Daarbij kunnen de steunas en de ondersteuning 7 tezamen met de substraatsteun 5 ook in hoogte in de reactorkamer 1 worden bewogen.

In de substraatsteun 5 zijn een aantal openingen 5b aangebracht 10 waarin hefpinnen 8 zijn opgenomen. Door aan het eind van de halfgeleiderfabricage-processtappen de steunas 6, de steun 7 en de substraatsteun 5 naar beneden te verplaatsen, komt het halfgeleidersubstraat W vrij op de hefpinnen 8 te steunen, waardoor het substraat W eenvoudig uit de reactorkamer 1 kan worden weggenomen.

15 Nadeel aan de thans gebruikte hefpinnen is dat zij vervaardigd zijn van een materiaal met een dusdanige hardheid dat deze krassen in het oppervlak van het substraat W kunnen aanbrengen. Daarbij kunnen eventueel materiaaldeeltjes loskomen. Dergelijke beschadigingen en losse deeltjes kunnen de kwaliteit van het halfgeleiderfabricageproces nadelig beïnvloeden.

20 In de figuren 2a-2c worden versies getoond van een eerste uitvoeringsvorm van een hefpin overeenkomstig de uitvinding.

De hefpin overeenkomstig de uitvinding wordt hier met het referentiecijfer 50 aangeduid en bezit een langgerekte schacht 51 die via een verbrede overgang 53 overgaat in een steunvlak 52. Het contactoppervlak 52' 25 waarop het halfgeleidersubstraat afsteunt, is overeenkomstig de uitvinding voorzien van een materiaallaag 54 die een lage hardheid bezit dan het halfgeleidersubstraat. Meer in het bijzonder bestaat deze materiaallaag 54 uit koolstof en meer in het bijzonder uit glassy koolstof. Echter ook andere materialen met een lagere hardheid dan het halfgeleidersubstraat kunnen worden gebruikt. De dikte D van de 30 materiaallaag 54 bedraagt 1-300 pm en in het bijzonder een dikte van 20-30 pm bezit.

In Figuur 2a is het contactoppervlak 52' van de hefpin voorzien van de materiaallaag 54. In Figuur 2b is ook de overgang 53 voorzien van een materiaallaag 54' overeenkomstig de uitvinding. De overgang 53 vormt het 5 contactvlak tussen de hefpin 50 en de substraatsteun, daar de hefpin en de substraatsteun tijdens het omhoog en omlaag verplaatsen (zoals hierboven toegelicht in combinatie met de Figuren 1a en 1b) langs dit contactvlak met elkaar in aanraking komen. Door ook dit contactvlak 53 te voorzien van een materiaallaag 54' 5 die een lagere hardheid bezit dan het halfgeleidersubstraat, wordt een betere afdichting verkregen tussen de genoemde kontaktoppervlaktes. Dit verbeterd de gasafdichting, waardoor uitwisseling van gassen wordt verminderd of voorkomen en het halfgeleiderfabricageproces niet nadelig wordt beïnvloed.

De hefpin 50 is daarbij vervaardigd van siliciumcarbide of meer in 10 het bijzonder is de hefpin vervaardigd van een materiaal dat een hardheid bezit vergelijkbaar met de hardheid van het materiaal waarvan de substraatsteun is vervaardigd.

In Figuur 2c wordt tenslotte een hefpin 50 getoond, waarbij enkel de overgang 53 van een materiaallaag 54' overeenkomstig de uitvinding is voorzien.

15 Terwijl in de Figuren 2a-2c een massieve hefpin 50 wordt getoond, is de hefpin 50 zoals in overeenkomende uitvoeringen getoond in de Figuren 3a-3c hol uitgevoerd, daar deze een holle ruimte 55 bezit. De dikte D van de schacht van de hefpin 50 bedraagt 50-1000 pm, in het bijzonder 100-500 pm en meer in het bijzonder 200-300 pm. Hiermee kan een verbeterde warmtehuishouding worden 20 gerealiseerd, omdat met de holle hefpin de thermische massa en de warmtestroom van en naar de op de hefpin gelegen halfgeleidersubstraat kan worden verlaagd

Door de aldus beter beheersbare en bij voorkeur verminderde warmtestroom tussen de hefpin en het substraat ontstaan er minder lokale temperatuurverschillen in het oppervlakte-materiaal van het substraat. Een 25 verminderde warmtestroom tussen het substraat en de hefpin leidt tot een meer uniforme substraattemperatuur, waardoor er geen of minder kwaliteitsverschillen in het substraat(oppervlak) worden veroorzaakt ten gevolge van lokale temperatuurverschillen ter hoogte van de hefpinnen. In depositie-processen kunnen als gevolg van temperatuurgradiënten laagdikteverschillen over het substraatoppervlak worden 30 veroorzaakt, hetgeen met de bovenvermelde uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding wordt voorkomen.

Als verder aspect van de uitvinding wordt nog opgemerkt dat de overgangshoek α tussen de schacht 51 en de overgang 53 bij voorkeur 30°-80e bedraagt.

1034780

Claims (9)

1. Inrichting voor het laagsgewijs laten neerslaan van verschillende materialen op een halfgeleidersubstraat, omvattende 5 een bewerkingsruimte met daarin opgenomen een substraatsteun waarop het halfgeleidersubstraat plaatsbaar is, middelen voor het in gasvorm tot in de bewerkingsruimte toevoeren van de verschillende materialen, alsook meerdere hefpinnen, welke in en uit het vlak van de substraatsteun 10 brengbaar zijn ten behoeve van het in en uit de bewerkingsruimte voeren van het halfgeleidersubstraat, met het kenmerk, dat het met het halfgeleidersubstraat en/of de substraatsteun in contact brengbare contactvlak van de hefpin is voorzien van een materiaallaag dat een lagere hardheid bezit dan het halfgeleidersubstraat en/of de substraatsteun.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de materiaallaag uit een koolstoflaag bestaat.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de koolstoflaag uit een glassy koolstoflaag bestaat.

4. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 20 het kenmerk, dat de materiaallaag een dikte van 1-300 μm en in het bijzonder een dikte van 20-30 pm bezit.

5. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hefpin van siliciumcarbide is vervaardigd.

6. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat de hefpin als een langgerekt hol element is uitgevoerd.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de wanddikte van de holle hefpin 50-1000 pm, in het bijzonder 100-500 pm en meer in het bijzonder 200-300 pm bedraagt.

8. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 30 het kenmerk, dat het met het halfgeleidersubstraat in contact brengbare contactvlak van de hefpin is voorzien één of meer verdiepte gedeeltes.

9. Hefpin zoals omschreven in één of meer van de voorgaande conclusies. 1034780