WO2016116373A1 - Vorrichtung und verfahren zum thermischen behandeln von substraten - Google Patents

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    • H10P72/7604—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H10P72/7621—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting two or more semiconductor substrates

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for treating one or more substrates, comprising a process chamber and a susceptor, which has a first side facing the process chamber for receiving the one or more substrates and a second side facing away from the one, a plurality of zones Heating means having heating means is heated, wherein a first zone heating means heats a first zone of the susceptor and a second zone heater heats a second zone of the susceptor, each zone is associated with a control device whose controlled variable with at least one temperature-measuring device on the first side of the respective zone is measured temperature, which is controlled by controlling the fed into the associated zone heater heating power to a desired value.
  • the invention furthermore relates to a method for treating one or more substrates in a process chamber, wherein a first side of a susceptor facing the process chamber carries one or more substrates and heats a second side remote therefrom from a heating device having a plurality of zone heaters wherein a first zone heater heats a first zone of the susceptor and a second zone heater heats a second zone of the susceptor, each zone being associated with a controller whose controlled variable is one with at least one temperature measuring device on the first side of the respective one Zone is the measured temperature, which is controlled by controlling the heating power fed into the associated zone heater to a setpoint.
  • a gas inlet member having a gas outlet surface which forms the ceiling of the process chamber.
  • Process gases enter the process chamber through the gas outlet surface.
  • the process gases are starting materials which are introduced into the process chamber with a carrier gas, for example hydrogen.
  • the starting materials break down on the surfaces of the heated substrates, but also on the free surfaces of the susceptor, which are located between the substrates.
  • the decomposition products react with one another in such a way that a layer is deposited on the substrate, but also a coating on the free surface sections. It is a technological challenge to control the surface temperatures of the substrates during the entire coating process without a noteworthy lateral temperature gradient to a target temperature.
  • WO 97/28669 describes a control device with which each of the individual zone heating devices can be regulated separately.
  • a temperature measuring device for example a pyrometer, the surface temperature of the substrate or the surface temperature of the free suspension zeptorober Structure measured.
  • a control device that controls the temperature according to the master-slave principle in a temperature zone according to a default setpoint and in an adjacent zone, the temperature of an actual value of another zone.
  • US Pat. No. 6,492,625 B1 likewise discloses a CVD coating device with a plurality of radially adjacent heating zones, each of which has a heating device and a temperature measuring device.
  • the substrate temperature of a wafer resting on a susceptor is used as a controlled variable to set this temperature to one of a recipe
  • the radiation emitted by the susceptor surface is measured with a pyrometer in this heating zone.
  • a susceptor pyrometer is also provided in radially outer and inner zones in order to measure the radiation emitted by the susceptor there.
  • the susceptor temperature is controlled by comparing the radiation emitted by the free surfaces of the susceptor zone to the heating power fed into the radially outer and inner heating zones such that the susceptor temperatures are the same in all zones.
  • WO 99/57751 describes an apparatus and a method in which a substrate to be coated rests on a susceptor. The susceptor is heated from below and from above each with a heater, which are regulated separately. This is done by a substrate pyrometer which receives the radiation emitted by the substrate and a susceptor pyrometer which receives the radiation emitted by the susceptor.
  • US 5,790,750 discloses a similar CVD apparatus in which the susceptor carrying substrates on its upwardly facing upper surface is heated by IR emitters both from below and from above. Again, here are two pyrometers are provided, one of which measures the substrate temperature and another the susceptor temperature.
  • US 2012/0221138 also discloses a CVD coating apparatus having a plurality of zone heating means, each temperature measuring means and control means associated with each zone heating means, the plurality of control means being driven by a central control means.
  • No. 5,875,416 describes a CVD reactor with a substrate carrier arranged in a reactor housing and a heater arranged outside the reactor housing with which the substrate carrier is to be heated.
  • a arranged on the reactor housing first sensor provides the control variable for a control device to regulate this temperature to a desired value.
  • a second sensor which interacts directly with the substrate carrier, a correction value is obtained with which the desired value is modified.
  • the correction value is a difference of the two measured values measured by the temperature measuring devices.
  • the measured surface temperature of the substrates can be used to control the zone heaters only in the radially inner heating zones. In the radially outer heating zone, this is not possible.
  • the process chamber ceiling is actively cooled so that a high temperature gradient occurs between the heating device and the process chamber ceiling.
  • the surface temperature of the substrates is generally lower than the surface temperature of the free surface portions of the susceptor lying between the substrates.
  • the substrate temperature measured by the associated temperature measuring device can be used as a guide. be used.
  • a qualitatively equivalent reference variable is missing in the radially outer zone, since no substrates are arranged there.
  • the invention has for its object to provide measures by which the surface of the susceptor in the first zone can be kept at a process-optimized value.
  • the controlled variable of the second zone is a temperature of the free surface of a substrate there.
  • the temperature of the free surface of the first side of the susceptor in the second zone is also measured.
  • the same nominal values prescribed by the formulation are used in each case.
  • the substrate temperature is regulated according to this setpoint.
  • this setpoint is modified with a correction value in the first heating zone. This correction value is the difference between the temperature of the surface of the susceptor measured there in the second zone and the temperature of the surface of the substrate. This correction value is added to the setpoint specified by the recipe.
  • the nominal temperature of the first zone is, so to speak, not the temperature of the free surface of the susceptor, but a fictitious substrate surface temperature in the first zone.
  • the fictitious substrate temperature is calculated by forming a difference between the surface temperature of the susceptor measured in the second zone and the surface temperature of the substrate measured in the second zone, which is due to the temperature gradient in the process chamber. This has the advantage that you can work with a recipe in which a uniform control temperature is specified. At this temperature, the surface temperatures of the substrates are controlled in the zone or in the zones which are covered with substrates. In the zone not occupied by substrates, the setpoint temperature is modified by the difference. This temperature difference between measured substrate surface temperature and measured susceptor surface temperature can vary in the course of the deposition process.
  • the device according to the invention can have the following additional features:
  • the susceptor can be driven in rotation about an axis of rotation, so that the zones are full-circle zones about the axis of rotation.
  • the temperature measuring device may be a pyrometer.
  • the temperature measuring device can be designed and arranged such that it supplies a plurality of measured values in rapid succession. These measured values are preferably on a scanning path.
  • the scanning path is a full circle around the axis of rotation of the susceptor.
  • This scanning path extends in the first zone, which is preferably a radially outer zone, only over the free surface of the susceptor, which may consist of graphite or a coated graphite.
  • the scanning path extends both over sections of the susceptor covered with substrates and over sections of the susceptor which are not covered with substrates, so that with the respective temperature measuring device both the Surface temperatures of the substrates and the surface temperatures of the free surface of the susceptor can be determined.
  • only one temperature measuring device needs to be provided. The respective temperature measuring device measures a surface position on a radial position. temperature.
  • the temperature-measuring device can distinguish whether the respectively recorded measuring point corresponds to a measured value on the surface of the substrate or the susceptor. However, it is also possible to distinguish between the two temperatures on the basis of the measured value height, since the substrate temperature is lower than the susceptor temperature.
  • a temperature value which can be used to carry out the method is preferably formed from an averaging of a multiplicity of individual temperature measured values.
  • the averaging can take place via a full-circle rotation of the susceptor, over several full-circle rotations of the susceptor or else only over a partial circle rotation of the susceptor.
  • the same temperature measuring device it is thus possible to measure both the surface temperature of one or more substrates arranged in the zone and the temperature of the free surface sections in this zone. It is therefore sufficient if only one temperature measuring device, for example a pyrometer, is assigned to one zone.
  • the susceptor has a circular disk shape and a plurality of storage spaces for substrates.
  • the storage locations may be circular depressions in the surface of the susceptor.
  • the storage bins can also be delimited by bases which have flanks against which edge sections of the substrate rest.
  • the desired value of the control device associated with the first zone corresponds to the temperature of the free surface of the first side of the susceptor of the second zone.
  • the target value of the first zone is thus smaller by a difference than the target value of the control device of the second zone, the difference being the difference between the surface temperature of the susceptor and the surface temperature of the substrate.
  • the two zones are immediately adjacent to each other.
  • an infrared heater such as a resistance heater or RF heating can be used. The heating Direction heats a second side of the susceptor, which faces a first side, the surface temperatures are measured.
  • the related preferably annular surface of the susceptor is partially covered with substrates. It also has free surface portions of the susceptor.
  • the sensors are pyrometers, for example infrared pyrometers. It can also be a quotient pyrometer, ie a two-color or two-wavelength pyrometer. Simple pyrometers or actively emissivity-compensated pyrometers with reflectivity measurements at the detector wavelength for emissivity are also conceivable. UV pyrometers can also be used.
  • the susceptor is rotated for temperature averaging and growth rate averaging.
  • the heating device and the gas inlet element designed in particular as a shower head are not rotated, but are assigned to the reactor housing in a stationary manner.
  • the pyrometer so the temperature measuring devices are assigned stationary to the reactor housing. They can be arranged at the rear of the gas inlet member.
  • the gas inlet member may have windows through which it is measured. It is measured in particular by a gas outlet opening of the gas inlet member.
  • the time course of the temperature is recorded over a circular arc along the rotating susceptor with a relatively narrow clock rate. For example, 500 to 1,000 data acquisition points per revolution can be obtained. The acquired measured values are averaged over a certain period of time or over a single revolution. This reduces the measurement signal noise.
  • a pyrometer is used for a zone control and correction of the temperature values of a sensor with calculated corrections of another sensor.
  • the calculated difference value effectively forms the effect of a virtual substrate on the radially outer zone.
  • the first zone is preferably immediately adjacent to the second zone. However, it can also be provided that a further zone is arranged between the first and the second zone.
  • FIG. 2 shows the view of the first side V of the susceptor 1 according to FIG. 1,
  • Fig. 3 is a representation according to Figure 2 of a second embodiment
  • Fig. 4 is a representation according to Figure 2 of a third embodiment.
  • a process chamber 3 In a gas-tight reactor housing, not shown in the drawings, there is a process chamber 3.
  • the bottom of the process chamber 3 is formed by a first side V of a susceptor 1 made of graphite.
  • the susceptor 1 is rotatable about an axis of rotation 8 and is rotated for this purpose by a rotary drive, not shown.
  • a gas outlet surface which delimits the process chamber 3 at the top, of a gas inlet element 10.
  • Lassorgan 10 is a showerhead, which has a volume which is fed with process gases. The process gases exit through gas outlet openings 7 into the process chamber 3.
  • the heating device 4 may be an infrared heat source which heats the underside 1 "of the graphite susceptor 1.
  • the circular disk-shaped susceptor 1 has a total of three zones A, B, C, each of which locally a zone heater 4 'is assigned.
  • the zone heating devices 4 ' are annular heating elements, which are arranged coaxially about an axis of rotation 8 about which the susceptor 1 is driven in rotation.
  • a first zone A is located radially outward.
  • the first zone A has a susceptor top side V, which is not covered by a substrate 2 at any point.
  • a third zone C is located radially inside the second zone B. This zone also carries substrates 2.
  • Each of the three zones A, B, C is associated with a temperature measuring device 6.
  • the temperature measuring device 6 is a pyrometer and has an optical path which extends through a gas outlet opening 7.
  • FIG. 2 the boundaries between zones A, B, C are shown by dashed lines.
  • the temperature measuring devices 6 each scan a circular scanning path or line 9, the scanning path 9 of the first zone A extending only over the surface of the susceptor 1.
  • the scanning paths 9 of the second zone B and the third zone C extend both over the surfaces of the substrates 2 and over the surfaces of the surface portions of the side V of the susceptor 1 exposed between the substrates.
  • the scanning lines 9 are shown by dotted lines ,
  • the second embodiment shown in Figure 3 differs essentially only by the number of zones of the first embodiment.
  • a fourth zone D is additionally provided, which is arranged radially within the third zone C. It can be seen that the scanning paths or lines 9 of the second zone B, the third zone C and the fourth zone D extend both over substrates 2 and over free surface portions of the susceptor 1 arranged between the substrates. The scanning lines 9 of the radially outer first zone A, however, extend only over the free surface of the susceptor. 1
  • the third exemplary embodiment illustrated in FIG. 4 differs from the second exemplary embodiment illustrated in FIG. 3 essentially only by the size of the storage bins for the substrates 2 or the substrates 2 accommodated in the storage bins.
  • the storage locations may be depressions in an otherwise flat side V of the susceptor 1, wherein the outline contour of the depression of the outline contour of the substrate is adjusted.
  • the exemplary embodiment is a circular disk shape.
  • control device 5 receives actual temperature values from the temperature measuring devices 6.
  • Each individual zone A, B, C, D is individually assigned at least one temperature measuring device 6 and one zone heating device 4 '.
  • Each zone A, B, C, D has an independent control circuit which powers the zone heater 4 'to control the actual temperature measured by the temperature measuring device 6 to a target temperature.
  • the temperature measuring device 6 of the first zone A only the temperature of the free surface of the susceptor 1 is measured. This is done by averaging a plurality of individual measured values.
  • the temperature measuring devices 6 of the second zone B, the third zone C and the fourth zone D are capable of providing two measured values, namely the temperature T su b of the free surface of the substrate and the temperature Tsus of the free surface of the susceptor between Because of the aforementioned temperature gradient, there is a difference between Tsub and Tsus, where T su b is less than T sus .
  • the temperature Tsub measured on the free surface of the substrate is used, which is regulated to a desired temperature.
  • the temperature T SU s2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B can be used as a setpoint for controlling the temperature of the first zone A.
  • T SUS 3 or T SUS 4 ie the temperature of the free surface of the first side V of the susceptor 1 of the third zone C or of the fourth zone D.
  • the thermal treatment of the substrates takes place according to a predetermined recipe with which a program-controlled control device is programmed.
  • This is a uniform temperature specification for all control circuits 5.
  • the control circuits 5 zones B, C, D use this default temperature to regulate the surface temperatures of the local substrates 2 to the default temperature.
  • the control loop of the first zone A which is not occupied by a substrate 2, receives as a preset temperature a temperature which is reduced by the difference between T su b2 and T s us2.
  • a target temperature to which the surface of the susceptor of the first zone A is controlled is offset with an offset, wherein the offset is the difference of T SUS 2 and T su b2.
  • This difference may change in the course of the coating process, such that at intervals or continuously a correction value adjustment can be made to control the temperature of the susceptor surface of the first heating zone A.
  • the actual temperature used to control the zone heater 4 'of the radially outer zone A is lower than the actual temperature used to control the zone heaters 4' of other zones.
  • the actual temperature is the substrate temperature
  • the control is such that the susceptor temperature is substantially the same over the entire surface of the susceptor 1.
  • a device which is characterized in that the controlled variable of the second zone B is a temperature T su b2 of the free surface of a local substrate 2 and additionally a temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second Zone B is measured and the set value of the control unit 5 associated with the first zone A has at least one contribution from the value of the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B.
  • the susceptor 1 is rotatably drivable about an axis of rotation 8 and the zones A, B are circumferential zones around the axis of rotation 8.
  • a device which is characterized in that the temperature-measuring device 6, in particular a pyrometer, is designed and arranged such that both the temperature T su b2 of the free surface of the substrate 1 and the temperature T SUS 2 of the free Surface of the first side V of the susceptor 1 can be measured.
  • a device which is characterized in that the temperature measuring device 6 is arranged so that the temperatures T su b2, T SUS 2 are obtained by an averaging of measured at different measuring points of the second zone B temperatures.
  • the set point of the control means associated with the first zone corresponds to the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B.
  • a device which is characterized in that the setpoint value of the control device 5 assigned to the second zone B is a temperature predetermined by a formulation and the setpoint value of the control device associated with the first zone A is a temperature preset by the formulation, modified by a correction value Correction value is a difference of the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B from the measured there temperature T su b2 the free surface of the substrate 2.
  • a device characterized in that the first zone A and the second zone B are immediately adjacent.
  • a device which is characterized by scanning lines 9 running on circular arc lines about an axis of rotation 8 of the susceptor 1, on which temperatures are measured by means of the at least one temperature measuring device 6, wherein the scanning path 9 assigned to the first zone A does not have substrates 2 or storage places for Substrates 2 run, the scanning path 9 of the second zone B and optionally a third or a fourth zone C, D both substrates 2 or storage bins for sub- strate 2 and free surface portions of the first side V of the susceptor 1 run.
  • a method which is characterized in that the controlled variable of the second zone B is a temperature T su b2 of the free surface of a local substrate 2 and additionally a temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second Zone B is measured and the setpoint of the first zone A associated control device 5 is at least co-determined by the value of the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B.
  • a method which is characterized in that the temperature measuring device 6 is arranged so that the temperatures T su b2, T SUS 2 are obtained by an averaging of measured at different measuring points of the second zone B temperatures.
  • a method characterized in that the setpoint of the first zone associated control device of the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 in the second zone B corresponds.
  • a method which is characterized in that the desired value of the control device 5 assigned to the second zone B is a temperature predetermined by a formulation and the desired value of the control device 5 assigned to the first zone A is a temperature preset by the prescription, modified by a correction value , wherein the correction value is a difference of the temperature T SUS 2 of the free surface of the first side V of the susceptor 1 measured in the second zone B from the temperature T su b2 measured in the second zone B of the free surface of a substrate 2 there.
  • a method characterized in that the first zone A and the second zone B are immediately adjacent, and / or the first zone A is an edge zone of the susceptor 1, and / or the heating device 4 is an IR heater or an RF Heating is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von ein oder mehreren Substraten (2), mit einer Prozesskammer (3) und einem Suszeptor (1), der von einer, mehrere Zonen-Heizeinrichtungen (4') aufweisenden Heizeinrichtung (4) beheizbar ist, wobei eine erste Zonen-Heizeinrichtung (4') eine erste Zone (A) des Suszeptors (1) beheizt und eine zweite Zonen-Heizeinrichtung (4') eine zweite Zone (B) des Suszeptors (1) beheizt, wobei jeder Zone (A, B) eine Regeleinrichtung (5) zugeordnet ist, deren Regelgröße eine mit mindestens einer Temperatur-Messeinrichtung (6) auf der ersten Seite (1') der jeweiligen Zone (A, B) gemessene Temperatur ist, die durch Steuern der in die zugeordnete Zonen-Heizeinrichtung (4') eingespeiste Heizleistung aufeinen Sollwert geregelt wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Regelgröße der zweiten Zone (B) eine Temperatur der freien Oberfläche des Substrates (2) ist und zusätzlich eine Temperatur der freien Oberfläche der ersten Seite (1') des Suszeptors (1) in der zweiten Zone (B) gemessen wird und der Sollwert der der ersten Zone (A) zugeordneten Regeleinrichtung (5) zumindest einen Beitrag aus dem Wert der Temperatur der freien Oberfläche der ersten Seite (1') des Suszeptors(1) in der zweite Zone besitzt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von ein oder mehreren Substraten, mit einer Prozesskammer und einem Suszeptor, der eine zur Pro- zesskammer weisende erste Seite zur Aufnahme der ein oder mehreren Substrate und eine davon abgewandte zweite Seite aufweist, die von einer, mehrere Zonen-Heizeinrichtungen aufweisenden Heizeinrichtung beheizbar ist, wobei eine erste Zonen-Heizeinrichtung eine erste Zone des Suszeptors beheizt und eine zweite Zonen-Heizeinrichtung eine zweite Zone des Suszeptors beheizt, wobei jeder Zone eine Regeleinrichtung zugeordnet ist, deren Regelgröße eine mit mindestens einer Temperatur-Messeinrichtung auf der ersten Seite der jeweiligen Zone gemessene Temperatur ist, die durch Steuern der in die zugeordnete Zonen-Heizeinrichtung eingespeiste Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Behandeln von ein oder mehreren Substraten, in einer Prozesskammer, wobei eine zur Prozesskammer weisende erste Seite eines Suszeptors ein oder mehrere Substrate trägt und eine davon abgewandte zweite Seite von einer mehrere Zonen-Heizeinrich- tungen aufweisenden Heizeinrichtung beheizt wird, wobei eine erste Zonen- Heizeinrichtung eine erste Zone des Suszeptors beheizt und eine zweite Zonen- Heizeinrichtung eine zweite Zone des Suszeptors beheizt, wobei jeder Zone eine Regeleinrichtung zugeordnet ist, deren Regelgröße eine mit mindestens einer Temperatur-Messeinrichtung auf der ersten Seite der jeweiligen Zone ge- messene Temperatur ist, die durch Steuern der in die zugeordnete Zonen-Heizeinrichtung eingespeiste Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird.
In den DE 10 2013 109 155 und DE 10 2013 114412 werden Vorrichtungen und Verfahren zum Behandeln von Substraten beschrieben, wobei die Substrate auf einer den Boden einer Prozesskammer ausbildenden ersten Seite eines Suszep- tors aufliegen. Die Rückseite des Suszeptors wird mittels einer Heizeinrichtung beheizt. Die Heizeinrichtung bildet mehrere Zonen-Heizeinrichtungen aus, mit denen ringförmig um ein Zentrum des Suszeptors angeordnete Zonen beheizt werden. Die radial inneren Zonen sind mit Substraten belegt. Die Zonen bilden Vollkreisflächen aus, die Oberflächenabschnitte besitzen, die mit Substraten belegt sind und dazwischenliegende Oberflächenabschnitte, die nicht mit Substraten belegt sind. Eine radial äußere Zone besitzt zumindest einen Vollkreisabschnitt, der nicht mit Substraten belegt ist. Die radial äußere Zone kann auch überhaupt nicht mit Substraten belegt sein, sondern lediglich eine freie Suszep- toroberfläche aufweisen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, ist, wie bereits in DE 10 2012 101 717 AI beschrieben, zudem ein Gaseinlassorgan vorgesehen, welches eine Gasauslassfläche aufweist, welche die Decke der Prozesskammer ausbildet. Durch die Gasaustrittsfläche treten Prozessgase in die Prozesskammer ein. Bei den Prozessgasen handelt es sich um Ausgangsstoffe, die mit einem Trägergas, beispielsweise Wasserstoff, in die Prozesskammer eingeleitet werden. Die Ausgangsstoffe zerlegen sich auf den Oberflächen der beheizten Substrate, aber auch auf den freien Oberflächen des Suszeptors, die sich zwischen den Substraten befinden. Die Zerlegungsprodukte reagieren derart miteinander, dass eine Schicht auf dem Substrat, aber auch eine Beschichtung auf den freien Oberflächenabschnitten abgeschieden wird. Es ist eine technologische Herausforderung, die Oberflächentemperaturen der Substrate während des gesamten Beschichtungsprozesses ohne einen nennens- werten lateralen Temperaturgradienten auf eine Solltemperatur zu regeln.
Die WO 97/ 28669 beschreibt hierzu eine Regeleinrichtung, mit der jede der einzelnen Zonenheizeinrichtungen separat geregelt werden kann. Mit einer Temperatur-Messeinrichtung, beispielsweise einem Pyrometer, wird die Oberflä- chentemperatur des Substrates oder die Oberflächentemperatur der freien Sus- zeptoroberfläche gemessen. Dort wird von einer Regeleinrichtung ausgegangen, die nach dem Master-Slave-Prinzip in einer Temperaturzone die Temperatur nach einem Vorgabe-Sollwert regelt und in einer dazu benachbarten Zone die Temperatur nach einem Ist-Wert einer anderen Zone.
Die US 6,492,625 Bl offenbart ebenfalls eine CVD-Beschichtungseinrichtung mit mehreren radial nebeneinander liegenden Heizzonen, die jeweils eine Heizeinrichtung und eine Temperatur-Messeinrichtung aufweisen. Die Substrattemperatur eines auf einem Suszeptor aufliegenden Wafers wird als Regelgröße ver- wendet, um diese Temperatur auf einem von einer Rezeptur vorgegebenen
Sollwert zu halten. Mit einem Pyrometer wird in dieser Heizzone zusätzlich die von der Suszeptoroberfläche emittierte Strahlung gemessen. Ein derartiges Sus- zeptor-Pyrometer ist auch in radial äußeren und inneren Zonen vorgesehen, um dort die vom Suszeptor emittierte Strahlung zu messen. Auch hier wird nach dem Master-Slave-System die Suszeptortemperatur durch Vergleich der von den freien Oberflächen der Suszeptor-Zone emittierten Strahlung die in die radial äußeren und inneren Heizzonen eingespeiste Heizleistung derart geregelt, dass die Suszeptortemperaturen in allen Zonen dieselben sind. Die WO 99/57751 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei dem auf einem Suszeptor ein zu beschichtendes Substrat aufliegt. Der Suszeptor wird von unten und von oben jeweils mit einer Heizeinrichtung beheizt, die separat geregelt werden. Hierzu dient ein die vom Substrat emittierte Strahlung empfangendes Substratpyrometer und ein die vom Suszeptor emittierte Strahlung empfangendes Suszeptorpyrometer.
Die US 5,790,750 offenbart eine ähnliche CVD- Vorrichtung, bei der der auf seine nach oben weisenden Oberseite Substrate tragende Suszeptor sowohl von unten als auch von oben durch IR-Strahler aufgeheizt wird. Auch hier sind zwei Pyrometer vorgesehen, von denen eines die Substrattemperatur und ein anderes die Suszeptortemperatur misst.
Die US 2012/0221138 offenbart ebenfalls eine CVD-Beschichtungsvorrichtung mit mehreren Zonenheizeinrichtungen, jeder Zonenheizeinrichtung zugeordneter Temperaturmesseinrichtung und Regeleinrichtung, wobei die mehreren Regeleinrichtungen von einer zentralen Steuereinrichtung angesteuert werden.
Die US 5,875,416 beschreibt einen CVD-Reaktor mit einem in einem Reaktorge- häuse angeordneten Substratträger und einem außerhalb des Reaktorgehäuses angeordneten Heizer, mit dem der Substratträger beheizt werden soll. Ein am Reaktorgehäuse angeordneter erster Sensor liefert die Regelgröße für eine Regeleinrichtung, um diese Temperatur auf einen Sollwert zu regeln. Mit einem zweiten Sensor, der unmittelbar mit dem Substratträger zusammenwirkt, wird ein Korrekturwert gewonnen, mit dem der Sollwert modifiziert wird. Der Korrekturwert ist eine Differenz der beiden von den Temperaturmesseinrichtungen gemessenen Messwerte.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nur in den radial inneren Heiz- zonen die gemessene Oberflächentemperatur der Substrate zur Regelung der Zonen-Heizeinrichtungen verwendet werden. In der radial äußeren Heizzone ist dies nicht möglich.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Prozesskammerdecke aktiv gekühlt, so dass sich zwischen der Heizeinrichtung und der Prozesskammerdecke ein hoher Temperaturgradient einstellt. Dies hat zur Folge, dass die Oberflächentemperatur der Substrate in der Regel geringer ist, als die Oberflächentemperatur der zwischen den Substraten liegenden freien Oberflächenabschnitte des Suszeptors. Bei den radial innenliegenden Zonen kann die von der zuge- hörigen Temperatur-Messeinrichtung gemessene Substrattemperatur als Füh- rungsgröße verwendete werden. Eine qualitativ gleichwertige Führungsgröße fehlt in der radial äußeren Zone, da dort keine Substrate angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen die Oberfläche des Suszeptors in der ersten Zone auf einem prozessoptimierten Wert gehalten werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aber auch eigenständige Lösungen der Aufgabe dar.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Regelgröße der zweiten Zone eine Temperatur der freien Oberfläche eines dortigen Substrates ist. Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass auch die Temperatur der freien Ober- fläche der ersten Seite des Suszeptors in der zweiten Zone gemessen wird Zur Regelung der Temperatur der ersten und der zweiten Heizzone werden jeweils dieselben von der Rezeptur vorgegebenen Sollwerte verwendet. In der zweiten Zone wird die Substrattemperatur nach diesem Sollwert geregelt. Zu Regelung der Oberflächentemperatur des Suszeptors wird in der ersten Heizzone dieser Sollwert mit einem Korrekturwert modifiziert. Dieser Korrekturwert ist die Differenz der dortigen in der zweiten Zone gemessenen Temperatur der Oberfläche des Suszeptors von der Temperatur der Oberfläche des Substrates. Dieser Korrekturwert wird dem von der Rezeptur vorgegebenen Sollwert hinzuaddiert. Die Solltemperatur der ersten Zone ist gewissermaßen nicht die Tempera- tur der freien Oberfläche des Suszeptors, sondern eine fiktive Substratoberflächentemperatur in der ersten Zone. Die fiktive Substrattemperatur wird dadurch berechnet, dass eine Differenz von der in der zweiten Zone gemessenen Oberflächentemperatur des Suszeptors und der in der zweiten Zone gemessenen Oberflächentemperatur des Substrates gebildet wird, die auf den Tempera- turgradienten in der Prozesskammer zurückzuführen ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einer Rezeptur gearbeitet werden kann, in der eine einheitliche Regeltemperatur angegeben ist. Auf diese Temperatur werden in der Zone oder in den Zonen, die mit Substraten belegt werden, die Oberflächentemperaturen der Substrate geregelt. In der nicht mit Substraten belegten Zone wird die Solltem- peratur um die Differenz modifiziert. Diese Temperaturdifferenz zwischen gemessener Substratoberflächentemperatur und gemessener Suszeptoroberflä- chentemperatur kann im Laufe des Abscheideprozesses variieren. Sie kann sich vergrößern, aber auch verkleinern. Die Ursache hierfür liegt u.a. in einer sich ändernden Emissivität der freien Oberfläche des Suszeptors, da diese im Laufe des Abscheideprozesses mit Reaktionsprodukten belegt wird. Auch die Emissivität der Substratoberfläche kann sich ändern. Es ist sowohl vorgesehen, dass der Sollwert in Intervallen angepasst wird als auch kontinuierlich angepasst wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann folgende ergänzenden Merkmale aufweisen: Der Suszeptor ist um eine Drehachse drehantreibbar, so dass die Zonen Vollkreiszonen um die Drehachse sind. Die Temperatur-Messeinrichtung kann ein Pyrometer sein. Die Temperatur-Messeinrichtung kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie schnell hintereinander eine Vielzahl von Messwerten liefert. Diese Messwerte liegen bevorzugt auf einer Abtaststrecke. Die Abtaststrecke ist eine Vollkreislinie um die Drehachse des Suszeptors. Diese Abtaststrecke verläuft in der ersten Zone, welche bevorzugt eine radial äußere Zone ist, nur über die freie Oberfläche des Suszeptors, welcher aus Graphit oder einem beschichteten Graphit bestehen kann. In ein oder mehreren weiteren Zonen, bei denen es sich um radial innen liegende Zonen handelt, verläuft die Abtaststrecke sowohl über mit Substraten bedeckten Abschnitten des Suszeptors als auch über nicht mit Substraten bedeckten Abschnitten des Suszeptors, so dass mit der jeweiligen Temperatur-Messeinrichtung sowohl die Oberflächentemperaturen der Substrate als auch die Oberflächentemperaturen der freien Oberfläche des Suszeptors ermittelbar sind. Für jede der Zonen braucht nur eine Temperatur-Messeinrichtung vorgesehen sein. Die jeweilige Temperatur-Messeinrichtung misst auf einer Radialposition eine Oberflächen- temperatur. Je nach Drehstellung des Suszeptors handelt es sich dabei um die Oberflächentemperatur eines Substrates oder die Oberflächentemperatur des Suszeptors. Über einen Drehwinkelgeber kann die Temperatur-Messeinrichtung unterscheiden, ob der jeweils aufgenommene Messpunkt einem Messwert auf der Oberfläche des Substrates oder des Suszeptors entspricht. Es ist aber auch möglich, zwischen den beiden Temperaturen aufgrund der Messwerthöhe zu unterscheiden, da die Substrattemperatur geringer ist, als die Suszeptortem- peratur. Ein zur Durchführung des Verfahrens verwendbarer Temperaturwert wird bevorzugt aus einer Mittelung einer Vielzahl von einzelnen Temperatur- Messwerten gebildet. Dabei kann die Mittelung über eine Vollkreisdrehung des Suszeptors, über mehrere Vollkreisdrehungen des Suszeptors oder aber auch nur über eine Teilkreisdrehung des Suszeptors erfolgen. Mit derselben Temperatur-Messeinrichtung ist es somit möglich, sowohl die Oberflächen-Temperatur eines oder mehrerer in der Zone angeordneten Substrate als auch die Tem- peratur der freien Oberflächenabschnitte in dieser Zone zu messen. Es reicht somit aus, wenn einer Zone lediglich eine Temperatur-Messeinrichtung, beispielsweise ein Pyrometer, zugeordnet ist. Der Suszeptor besitzt eine Kreisscheibenform und eine Vielzahl von Lagerplätzen für Substrate. Bei den Lagerplätzen kann es sich um kreisförmige Vertiefungen in der Oberfläche des Sus- zeptors handeln. Die Lagerplätze können aber auch durch Sockel begrenzt sein, die Flanken aufweisen, an denen Randabschnitte des Substrates anliegen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sollwert der der ersten Zone zugeordneten Regeleinrichtung der Temperatur der freien Oberfläche der ersten Seite des Suszeptors der zweiten Zone entspricht. Der Sollwert der ersten Zone ist somit um eine Differenz geringer als der Sollwert der Regeleinrichtung der zweiten Zone, wobei die Differenz die Differenz der Oberflächentemperatur des Suszeptors und der Oberflächentemperatur des Substrates ist. Bevorzugt liegen die beiden Zonen unmittelbar benachbart zueinander. Als Heizeinrichtung kann eine Infrarotheizung, beispielsweise eine Widerstandsheizung oder eine RF-Heizung verwendet werden. Die Heizein- richtung beheizt eine zweite Seite des Suszeptors, die einer ersten Seite gegenüberliegt, deren Oberflächentemperaturen gemessen werden. Es sind bevorzugt mehr als zwei individuell beheizbare Zonen vorgesehen, beispielsweise drei oder vier Heizzonen, wobei die dritte und vierte Heizzone qualitativ ähnlich der zweiten Zone ausgebildet ist. Die diesbezügliche bevorzugt kreisringförmige Oberfläche des Suszeptors ist teilweise mit Substraten belegt. Sie besitzt auch freie Oberflächenabschnitte des Suszeptors. Bei den Sensoren handelt es sich um Pyrometer, beispielsweise um Infrarot-Pyrometer. Es kann sich auch um ein Quotienten-Pyrometer, also ein Zweifarben- oder Zweiwellenlängen-Pyrometer handeln. Es sind auch einfache Pyrometer oder aktiv emissivitätskompensierte Pyrometer mit Reflektivitätsmessung bei der Detektorwellenlänge zur Emissivi- tät denkbar. Auch UV-Pyrometer können eingesetzt werden. Der Suszeptor wird zum Zwecke der Temperaturmittelung und zur Wachstumsratenmittelung drehangetrieben. Die Heizeinrichtung und das insbesondere als Shower- head ausgebildete Gaseinlassorgan werden hingegen nicht mitgedreht, sondern sind dem Reaktorgehäuse ortsfest zugeordnet. Ebenso sind die Pyrometer, also die Temperatur-Messeinrichtungen ortsfest dem Reaktorgehäuse zugeordnet. Sie können rückwärtig des Gaseinlassorganes angeordnet sein. Das Gaseinlassorgan kann Fenster aufweisen, durch die hindurch gemessen wird. Es wird ins- besondere durch eine Gasaustrittsöffnung des Gaseinlassorganes hindurch gemessen. Es wird der Zeitverlauf der Temperatur über einen Kreisbogen entlang des rotierenden Suszeptors mit einer relativ engen Taktrate aufgenommen. Beispielsweise können 500 bis 1.000 Datenaufnahmepunkte pro Umdrehung gewonnen werden. Die erfassten Messwerte werden über eine bestimmte Zeit- spanne oder etwa über eine einzelne Umdrehung gemittelt. Dies reduziert das Messsignalrauschen. Es ist ferner vorgesehen, dass zur Bestimmung des Temperaturversatzes der Solltemperatur zur Regelung der ersten Zone nicht nur Temperatur-Messwerte der zweiten Zone herangezogen werden, sondern auch Messwerte einer dritten oder einer vierten Zone herangezogen werden, wobei diese Messwerte wiederum einen Temperaturwert der Oberfläche des Substra- tes und einen Temperaturwert der freien Suszeptoroberfläche beinhalten. Erfindungsgemäß wird ein Pyrometer für eine Zonenregelung und Korrektur der Temperaturwerte eines Sensors mit berechneten Korrekturen eines anderen Sensors verwendet. Der berechnete Differenzwert bildet gewissermaßen den Effekt eines virtuellen Substrats auf der radial äußeren Zone ab. Die erste Zone ist bevorzugt der zweiten Zone unmittelbar benachbart. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zwischen der ersten und der zweiten Zone eine weitere Zone angeordnet ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Prozesskammer eines CVD-Reaktors eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 den Blick auf die erste Seite V des Suszeptors 1 gemäß Figur 1,
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Figur 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels und
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Figur 2 eines dritten Ausführungsbeispiels.
In einem in den Zeichnungen nicht dargestellten gasdichten Reaktorgehäuse befindet sich eine Prozesskammer 3. Der Boden der Prozesskammer 3 wird von einer ersten Seite V eines aus Graphit bestehenden Suszeptors 1 ausgebildet. Der Suszeptor 1 ist um eine Drehachse 8 drehbar und wird hierzu um einen nicht dargestellten Drehantrieb gedreht.
Oberhalb des Suszeptors 1 befindet sich eine die Prozesskammer 3 nach oben hin begrenzende Gasaustrittsfläche eine Gaseinlassorganes 10. Bei dem Gasein- lassorgan 10 handelt es sich um einen Showerhead, der ein Volumen aufweist, welches mit Prozessgasen gespeist wird. Die Prozessgase treten durch Gasaustrittsöffnungen 7 in die Prozesskammer 3 aus. Unterhalb des Suszeptors 1 befindet sich eine Heizeinrichtung 4. Die Heizeinrichtung 4 kann eine Infrarot- Wärmequelle sein, die die Unterseite 1" des aus Graphit bestehenden Suszeptors 1 beheizt. Durch Wärmeleitung durch den Suszeptor 1 hindurch wird die Oberseite V des Suszeptors 1 und damit die auf der Oberseite V des Suszeptors 1 liegenden Substrate 2 beheizt. Die Gasaus- trittsfläche des Gaseinlassorganes 10 wird aktiv gekühlt, so dass sich zwischen Heizeinrichtung 4 und Gaseinlassorgan 10 ein vertikaler Temperaturgradient einstellt. Dieser vertikale Temperaturgradient hat zur Folge, dass die Oberflächentemperatur der Substrate 2 niedriger ist, als die Oberflächentemperatur der freien Abschnitte der ersten Seite V des Suszeptors 1, die sich zwischen den Substraten 2 befinden.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der kreisscheibenförmige Suszeptor 1 insgesamt drei Zonen A, B, C, denen jeweils örtlich eine Zonen-Heizeinrichtung 4' zugeordnet ist. Bei den Zonen-Heizein- richtungen 4' handelt es sich um ringförmige Heizorgane, die koaxial um eine Drehachse 8 angeordnet sind, um die der Suszeptor 1 drehangetrieben wird. Eine erste Zone A befindet sich radial außen. Die erste Zone A besitzt eine Sus- zeptoroberseite V, die an keiner Stelle von einem Substrat 2 bedeckt ist. Radial innerhalb der ersten Zone A befindet sich eine zweite Zone B, auf deren Suszeptoroberseite V Substrate 2 aufliegen. Eine dritte Zone C befindet sich radial innerhalb der zweiten Zone B. Auch diese Zone trägt Substrate 2. Jeder der drei Zonen A, B, C ist eine Temperatur-Messeinrichtung 6 zugeordnet. Die Temperatur-Messeinrichtung 6 ist ein Pyrometer und besitzt eine optische Wegstrecke, die sich durch eine Gasaustrittsöffnung 7 erstreckt. In der Figur 2 sind die Grenzen zwischen den Zonen A, B, C durch gestrichelte Linien dargestellt.
Wird der Suszeptor 1 um die Achse 8 gedreht, so tasten die Temperatur-Messeinrichtungen 6 jeweils eine kreisförmige Abtaststrecke oder -linie 9 ab, wobei die Abtaststrecke 9 der ersten Zone A sich nur über die Oberfläche des Suszep- tors 1 erstreckt. Die Abtaststrecken 9 der zweiten Zone B und der dritten Zone C erstrecken sich aber sowohl über die Oberflächen der Substrate 2 als auch über die Oberflächen der zwischen den Substraten freiliegenden Oberflächenabschnitte der Seite V des Suszeptors 1. Die Abtastlinien 9 sind durch strich- punktierte Linien dargestellt.
Das in der Figur 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen nur durch die Anzahl der Zonen vom ersten Ausführungsbeispiel. Hier ist zusätzlich noch eine vierte Zone D vorgesehen, die radial inner- halb der dritten Zone C angeordnet ist. Es ist erkennbar, dass die Abtaststrecken oder -linien 9 der zweiten Zone B, der dritten Zone C und der vierten Zone D sowohl über Substrate 2 als auch über zwischen den Substraten angeordneten freien Oberflächenabschnitten des Suszeptors 1 verlaufen. Die Abtastlinien 9 der radial äußeren ersten Zone A verlaufen hingegen nur über die freie Oberfläche des Suszeptors 1.
Das in der Figur 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur durch die Größe der Lagerplätze für die Substrate 2 beziehungsweise der in den Lagerplätzen einliegenden Substrate 2. Die Lagerplätze können Vertiefungen in einer ansonsten ebenen Seite V des Suszeptors 1 sein, wobei die Umrisskontur der Vertiefung der Umrisskontur des Substrates angepasst ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kreisscheibenform.
Es ist eine Regeleinrichtung 5 vorgesehen. Diese Regeleinrichtung 5 empfängt Temperatur-Istwerte von den Temperatur-Messeinrichtungen 6. Jeder einzelnen Zone A, B, C, D ist individuell mindestens eine Temperatur-Messeinrich- tung 6 und eine Zonen-Heizeinrichtung 4' zugeordnet. Jede Zone A, B, C, D besitzt einen unabhängigen Regelkreis, die die Zonen-Heizeinrichtung 4' mit Leistung versorgt, um die von der Temperatur-Messeinrichtung 6 gemessene Ist-Temperatur auf eine Solltemperatur zu regeln. Mit der Temperatur-Messeinrichtung 6 der ersten Zone A wird ausschließlich die Temperatur der freien Oberfläche des Suszeptors 1 gemessen. Dies erfolgt über eine Mittelung einer Vielzahl von Einzelmesswerten.
Die Temperatur-Messeinrichtungen 6 der zweiten Zone B, der dritten Zone C und der vierten Zone D sind in der Lage, zwei Messwerte zu liefern, nämlich die Temperatur Tsub der freien Oberfläche des Substrates und der Temperatur Tsus der freien Oberfläche des Suszeptors zwischen den Substraten 2. Wegen des zuvor genannten Temperaturgradienten besteht eine Differenz zwischen Tsub und Tsus, wobei Tsub kleiner ist als Tsus.
Zur Steuerung der Zonen-Heizeinrichtungen 4' der radial innen liegenden Zonen B, C, D wird die an der freien Oberfläche des Substrates gemessene Temperatur Tsub verwendet, die auf eine Solltemperatur geregelt wird. Beim Ausführungsbeispiel kann die Temperatur TSUs2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B als Sollwert zur Regelung der Temperatur der ersten Zone A verwendet werden. Es ist aber auch möglich, hierzu TSUS3 oder TSUS4, also die Temperatur der freien Oberfläche der ersten Sei- te V des Suszeptors 1 der dritten Zone C oder der vierten Zone D zu verwenden.
Die thermische Behandlung der Substrate, insbesondere das Abscheiden einer Beschichtung auf den Substraten 2 erfolgt nach einer vorgegebenen Rezeptur, mit der eine programmgesteuerte Regeleinrichtung programmiert wird. Es handelt sich dabei um eine einheitliche Temperaturvorgabe für alle Regelkreise 5. Die Regelkreise 5 der Zonen B, C, D verwenden diese Vorgabetemperatur, um die Oberflächentemperaturen der dortigen Substrate 2 auf die Vorgabetemperatur zu regeln. Der Regelkreis der ersten Zone A, die nicht mit einem Substrat 2 belegt ist, erhält als Vorgabetemperatur eine um die Differenz von Tsub2 und TSus2 verminderte Temperatur.
In einen bestehenden Regelkreis kann dadurch eingegriffen werden, dass eine Solltemperatur, auf die die Oberfläche des Suszeptors der ersten Zone A geregelt wird, mit einem Offset belegt wird, wobei der Offset die Differenz von TSUS2 und Tsub2 ist. Diese Differenz kann sich im Verlauf des Beschichtungsprozesses ändern, so dass in Intervallen oder kontinuierlich eine Korrekturwert- Anpassung vorgenommen werden kann, um die Temperatur der Suszeptoroberfläche der ersten Heizzone A zu regeln. Erfindungsgemäß ist somit die Isttemperatur, die zur Regelung der Zonen-Heizeinrichtung 4' der radial äußeren Zone A verwen- det wird, geringer, als die Isttemperatur, die zur Regelung der Zonen-Heizeinrichtungen 4' übrigen Zonen verwendet wird. Obwohl die Isttemperatur die Substrattemperatur ist, erfolgt die Regelung derart, dass die Suszeptortempera- tur über die gesamte Oberfläche des Suszeptors 1 im Wesentlichen gleich ist. Dies hat dann zur Folge, dass der laterale Temperaturgradient der Oberflächen- temperaturen der Substrate 2 einen ausreichend geringen Wert besitzt. Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig wei- terbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelgröße der zweiten Zone B eine Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche eines dortigen Substrates 2 ist und zusätzlich eine Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ers- ten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B gemessen wird und der Sollwert der der ersten Zone A zugeordneten Regeleinrichtung 5 zumindest einen Beitrag aus dem Wert der Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweite Zone B besitzt. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptor 1 um eine Drehachse 8 drehantreibbar ist und die Zonen A, B Umfangszonen um die Drehachse 8 sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur-Mess- einrichtung 6, insbesondere ein Pyrometer, derart ausgebildet und angeordnet ist, dass damit sowohl die Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche des Substrates 1 als auch die Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 gemessen werden kann. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur-Messeinrichtung 6 so angeordnet ist, dass damit die Temperaturen Tsub2, TSUS2 durch eine Mittelung von an verschiedenen Messpunkten der zweiten Zone B gemessenen Temperaturen gewonnen sind. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sollwert der der ersten Zone zugeordneten Regeleinrichtung der Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B entspricht. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sollwert der der zweiten Zone B zugeordneten Regeleinrichtung 5 eine durch eine Rezeptur vorgegebene Temperatur ist und der Sollwert der der ersten Zone A zugeordneten Regeleinrichtung eine durch einen Korrekturwert modifizierte durch die Rezeptur vorgegebene Temperatur ist, wobei der Korrekturwert eine Differenz der Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B von der dort gemessenen Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche des Substrates 2 ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Zone A und die zweite Zone B unmittelbar benachbart sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Zone A eine Randzone des Suszeptors 1 ist. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Heizeinrichtung 4 eine IR-Heizung oder eine RF-Heizung ist.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch auf Kreisbogenlinien um eine Drehachse 8 des Suszeptors 1 verlaufende Abtaststrecken 9, auf welcher mittels der mindestens einen Temperatur-Messeinrichtung 6 Temperaturen gemessen werden, wobei die der ersten Zone A zugeordnete Abtaststrecke 9 nicht über Substrate 2 beziehungsweise Lagerplätze für Substrate 2 verlaufen, die Abtaststrecke 9 der zweiten Zone B und gegebenenfalls einer dritten oder einer vierten Zone C, D sowohl über Substrate 2 beziehungsweise Lagerplätze für Sub- strate 2 als auch freie Oberflächenabschnitte der ersten Seite V des Suszeptors 1 verlaufen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelgröße der zwei- ten Zone B eine Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche eines dortigen Substrates 2 ist und zusätzlich eine Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B gemessen wird und der Sollwert der der ersten Zone A zugeordneten Regeleinrichtung 5 von dem Wert der Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B zumindest mitbestimmt wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptor 1 um eine Drehachse 8 drehangetrieben wird und die Zonen A, B Umfangszonen um die Drehachse 8 sind.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche des Substrates 1 und die Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 von derselben Temperatur-Messeinrichtung 6, insbesondere einem Pyrometer, gemessen werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur-Messeinrichtung 6 so angeordnet ist, dass damit die Temperaturen Tsub2, TSUS2 durch eine Mittelung von an verschiedenen Messpunkten der zweiten Zone B gemessenen Temperaturen gewonnen werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sollwert der der ersten Zone zugeordneten Regeleinrichtung der Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 in der zweiten Zone B entspricht. Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sollwert der der zweiten Zone B zugeordneten Regeleinrichtung 5 eine von einer Rezeptur vorgegebene Temperatur ist und der Sollwert der der ersten Zone A zugeordneten Regeleinrichtung 5 eine durch einen Korrekturwert modifizierte durch die Rezep- tur vorgegebene Temperatur ist, wobei der Korrekturwert eine Differenz der in der zweiten Zone B gemessenen Temperatur TSUS2 der freien Oberfläche der ersten Seite V des Suszeptors 1 von der in der zweiten Zone B gemessenen Temperatur Tsub2 der freien Oberfläche eines dortigen Substrates 2 ist. Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Zone A und die zweite Zone B unmittelbar benachbart sind, und/ oder die erste Zone A eine Randzone des Suszeptors 1 ist, und/ oder die Heizeinrichtung 4 eine IR-Heizung oder eine RF-Heizung ist. Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Zone A einen
Vollkreisabschnitt aufweist, der nicht mit Substraten 2 belegt ist und die zweite Zone B und gegebenenfalls eine dritte oder vierte Zone C, D einen Vollkreisabschnitt aufweist, der sowohl mit Substraten 2 belegt ist als auch freie Oberflächen der ersten Seite V des Suszeptors 1 aufweist.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Bezugszeichenliste:
1 Suszeptor A Zone V Oberseite B Zone 1" Unterseite C Zone
2 Substrat D Zone
3 Prozesskammer
4 Heizeinrichtung
4' Zonen-Heizeinrichtung
5 Regeleinrichtung
6 Temperatur-Messeinrichtung
7 Gasaustrittsöffnung Tsub Temperatur
8 Drehachse Tsus Temperatur
9 Abtaststrecke, Abtastlinie Tsub2 Temperatur
10 Gaseinlassorgan TSus2 Temperatur
TSus3 Temperatur
TSus4 Temperatur

Claims

ANSPRÜCHE
Vorrichtung zum Behandeln von ein oder mehreren Substraten (2), mit einer Prozesskammer (3) und einem Suszeptor (1), der eine zur Prozesskammer weisende erste Seite (1') zur Aufnahme der ein oder mehreren Substrate (2) und eine davon abgewandte zweite Seite (1") aufweist, die von einer, mehrere Zonen-Heizeinrichtungen (4') aufweisenden Heizeinrichtung (4) derart beheizbar ist, dass in der Prozesskammer (3) ein vertikaler Temper aturgradient entsteht, wobei eine erste Zonen-Heizeinrichtung (4') eine erste Zone (A) des Suszeptors (1) beheizt und eine zweite Zonen-Heizeinrichtung (4') eine zweite Zone (B) des Suszeptors (1) beheizt, wobei jeder Zone (A, B) eine Regeleinrichtung (5) zugeordnet ist, deren Regelgröße eine mit mindestens einer Temperatur-Messeinrichtung (6) auf der ersten Seite (1') der jeweiligen Zone (A, B) gemessene Temperatur ist, die durch Steuern der in die zugeordnete Zonen-Heizeinrichtung (4') eingespeiste Heizleistung jeweils auf einen Sollwert geregelt wird; wobei die Regeleinrichtung (5) der zweiten Zone (B) so eingerichtet ist, dass die Regelgröße eine Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des
Substrates (2) und ihr Sollwert eine durch eine Rezeptur vorgegebene Temperatur ist; die Regeleinrichtung (5) der ersten Zone (B) so eingerichtet ist, dass die Regelgröße eine Temperatur (Tsusi) der freien Oberfläche des Suszeptors (1) und ihr Sollwert die durch einen Korrekturwert modifizierte von der Rezeptur vorgegebene Temperatur ist; wobei der Korrekturwert die Differenz der von der Temperatur-Messeinrichtung (6) gemessenen Temperatur (TSUS2) der freien Oberfläche der ers- ten Seite des Suszeptors (1) in der zweiten Zone (B) von der dort gemessenen Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des Substrates (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Suszep- tor (1) um eine Drehachse (8) drehantreibbar ist und die Zonen (A, B) Um- fangszonen um die Drehachse (8) sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (6), insbesondere ein Pyrometer, derart ausgebildet und angeordnet ist, dass damit sowohl die Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des Substrates (1) als auch die Temperatur (TSUS2) der freien Oberfläche der ersten Seite des Suszeptors (1) gemessen werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (6) so angeordnet ist, dass damit die Temperaturen (Tsub2, TSUS2) durch eine Mittelung von an verschiedenen Messpunkten der zweiten Zone (B) gemessenen Temperaturen gewonnen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (A) und die zweite Zone (B) unmittelbar benachbart sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (A) eine Randzone des Suszeptors (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) eine IR-Heizung oder eine RF- Heizung ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf Kreisbogenlinien um eine Drehachse (8) des Suszeptors (1) verlaufende Abtaststrecken (9), auf welcher mittels der mindestens einen Temperatur-Messeinrichtung (6) Temperaturen gemessen werden, wobei die der ersten Zone (A) zugeordnete Abtaststrecke (9) nicht über Substrate (2) beziehungsweise Lagerplätze für Substrate (2) verlaufen, die Abtaststrecke (9) der zweiten Zone (B) und gegebenenfalls einer dritten oder einer vierten Zone (C, D) sowohl über Substrate (2) beziehungsweise Lagerplätze für Substrate (2) als auch freie Oberflächenabschnitte der ersten Seite (1') des Suszeptors (1) verlaufen.
Verfahren zum Behandeln von ein oder mehreren Substraten (2), in einer Prozesskammer (3), wobei eine zur Prozesskammer weisende erste Seite (1') eines Suszeptors (1) ein oder mehrere Substrate (2) trägt und eine davon abgewandte zweite Seite (1") von einer mehrere Zonen-Heizeinrichtungen (4') aufweisenden Heizeinrichtung (4) derart beheizt wird, dass in der Prozesskammer (3) ein vertikaler Temperaturgradient entsteht, wobei eine erste Zonen-Heizeinrichtung (4') eine erste Zone (A) des Suszeptors (1) beheizt und eine zweite Zonen-Heizeinrichtung (4') eine zweite Zone (B) des Suszeptors (1) beheizt, wobei jeder Zone (A, B) eine Regeleinrichtung (5) zugeordnet ist, deren Regelgröße eine mit mindestens einer Temperatur-Messeinrichtung (6) auf der ersten Seite (1') der jeweiligen Zone (A, B) gemessene Temperatur ist, die durch Steuern der in die zugeordnete Zonen-Heizeinrichtung (4') eingespeiste Heizleistung auf einen Sollwert geregelt wird; wobei in der zweiten Zone (B) die Regelgröße eine Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des Substrates (2) und ihr Sollwert eine durch eine Rezeptur vorgegebene Temperatur ist; in der ersten Zone (B) die Regelgröße eine Temperatur (Tsusi) der freien Oberfläche des Suszeptors (1) und ihr Sollwert die durch einen Korrekturwert modifizierte von der Rezeptur vorgegebene Temperatur ist; wobei der Korrekturwert die Differenz der von der Temperatur-Messeinrichtung (6) gemessenen Temperatur (TSUS2) der freien Oberfläche der ersten Seite (1') des Suszeptors (1) in der zweiten Zone (B) von der dort gemessenen Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des Substrates (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Suszep- tor (1) um eine Drehachse (8) drehangetrieben wird und die Zonen (A, B) Umfangszonen um die Drehachse (8) sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (Tsub2) der freien Oberfläche des Substrates (1) und die Temperatur (TSUS2) der freien Oberfläche der ersten Seite (1') des Suszeptors (1) von derselben Temperatur-Messeinrichtung (6), insbesondere einem Pyrometer, gemessen werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (6) so angeordnet ist, dass damit die Temperaturen (Tsub2, TSUS2) durch eine Mittelung von an verschiedenen Messpunkten der zweiten Zone (B) gemessenen Temperaturen gewonnen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (A) und die zweite Zone (B) unmittelbar benachbart sind, und/ oder die erste Zone (A) eine Randzone des Suszeptors (1) ist, und/ oder die Heizeinrichtung (4) eine IR-Heizung oder eine RF-Heizung ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (A) einen Vollkreisabschnitt aufweist, der nicht mit Substraten (2) belegt ist und die zweite Zone (B) und gegebenenfalls eine dritte oder vierte Zone (C, D) einen Vollkreisabschnitt aufweist, der sowohl mit Substraten (2) belegt ist als auch freie Oberflächen der ersten Seite (1') des Suszeptors (1) aufweist.
Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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