EP1123560A2 - Verfahren zur herstellung eines waferträgers in einem hochtemperatur-cvd-reaktor - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines waferträgers in einem hochtemperatur-cvd-reaktor

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Publication number
EP1123560A2
EP1123560A2 EP00940151A EP00940151A EP1123560A2 EP 1123560 A2 EP1123560 A2 EP 1123560A2 EP 00940151 A EP00940151 A EP 00940151A EP 00940151 A EP00940151 A EP 00940151A EP 1123560 A2 EP1123560 A2 EP 1123560A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wafer carrier
protective layer
coating
wafer
carrier according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00940151A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Schmitz
Johannes Kaeppeler
Gert Strauch
Holger JÜRGENSEN
Michael Heuken
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Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Aixtron SE filed Critical Aixtron SE
Publication of EP1123560A2 publication Critical patent/EP1123560A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/50—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for positioning, orientation or alignment
    • 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
    • C23C16/458—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Definitions

  • the invention relates to a method for producing special wafer carriers, which are used advantageously in particular in a system or corresponding method for high-temperature coating of wafers with the aid of aggressive gases.
  • CVD processes such as MOVPE processes.
  • the components of the layer to be deposited are made available in gaseous form in a reactor. During the respective process steps, these gases come into contact not only with that of the substrate to be coated, but also with their surroundings within the reactor, the entire coating process being influenced. In particular, the process gases interact with the wafer carrier. Since the wafer carrier generally has a higher temperature than the base or the substrate, there is also an intensive interaction with the wafer carrier, which leads to an influence on the process. These process influences are difficult to minimize in CVD or MOVPE processes that use conventional wafer carriers.
  • the deposition is influenced in an unreproducible manner, the desired layer properties being negatively influenced.
  • the efficiency of the layers produced can deteriorate and / or the service life of the circuit to be produced can be reduced.
  • the required minimum requirements for the materials to be produced such as compound semiconductors Deposited materials with poorer properties must be considered as rejects, which results in higher manufacturing costs.
  • gases such as ammonia or halogen-containing gases such as HCl.
  • Known CVD processes and in particular MOVPE processes are to be optimized in such a way that these processes become more controllable and reproducible and the products have the desired properties with regard to their quality and the requirements placed on them.
  • the object of the invention to achieve a reproducible deposition of the desired layer sequences on wafers in CVD processes such as MOVPE processes.
  • the desired material properties should be available with very good uniformity.
  • the object is achieved by a special wafer carrier which is produced by a method according to the invention and which can be used in particular in CVD or MOVPE systems and methods.
  • the wafer carrier according to the invention should in particular not chemically interact with the process gases of the CVD process.
  • the wafer carrier according to the invention should be designed physically and chemically in such a way that it can withstand the stress, in particular by high-temperature CVD processes or -MOVPE processes is resistant to aggressive gases.
  • the method according to the invention provides the wafer carrier according to the invention.
  • the wafer carrier according to the invention is characterized in particular by a special surface design and an advantageous coating serving as a protective layer.
  • the protective layer of the wafer carrier according to the invention that is produced either results from a conversion of the wafer carrier surface or from deposition of supplied components, for example by means of a CVD process or MOVPE process.
  • BN or PBN can be used as the supplied component.
  • the special mechanical pretreatment and the resulting design of the surface optimize the wafer carrier for use in a CVD process in such a way that the electrical and optical properties of the layers on the wafers are very homogeneous.
  • That the desired properties of the protective layer on the wafer carrier can be determined by parameters such as temperature, pressure, time pretreatment and type of mechanical pretreatment in the method according to the invention.
  • the wafer carrier according to the invention is characterized by a special coating and a special mechanical processing.
  • Embodiments of the wafer carriers according to the invention can also have only a special coating or only special shapes. Both inventive solution features are used to obtain the most homogeneous wafers possible under reproducible conditions in a CVD process. Further claims indicate advantageous embodiments of the manufacturing method, which are associated with the particular advantages of the wafer carrier according to the invention.
  • the wafer carrier according to the invention is used in a system according to one of the use claims for fulfilling the object according to the invention.
  • the inventive use of the wafer carrier takes place in a system according to one of the further claims for use in a method according to one of the further claims.
  • These CVD processes are characterized by the use of aggressive gases at high temperatures.
  • C or graphite is advantageously suitable as the starting material for the wafer carrier, since it can be used to produce a clean, heat-resistant wafer carrier which is highly conductive in the high-frequency range.
  • the entire wafer carrier can advantageously be optimized in accordance with the task.
  • the aim of the wafer carrier is to achieve high homogeneity of the wafers produced in a CVD process.
  • Mechanical pretreatments include the formation of trenches, bores and depressions in the wafer carrier.
  • the wafer carrier manufactured according to the invention has optimal properties due to the new and inventive manufacturing process, which are advantageous for a high-temperature CVD process using aggressive gases:
  • the wafer carrier according to the invention can be distinguished by a temperature homogeneity of ⁇ T ⁇ 1 ° C. over a distance of approximately 120 mm from the wafer carrier.
  • This is the result of a special shaping according to the invention, such as in particular the formation of trenches on the wafer carrier. That
  • the wafer carrier according to the invention is also mechanically pretreated accordingly, so that in particular a homogeneous wafer can be produced in a CVD process.
  • a homogeneous electrical conductivity of the C-block of the wafer carrier used and the absorption behavior of the resulting coating according to the invention in relation to thermal radiation are also important parameters.
  • a process control according to the invention enables a nucleation layer or adhesion layer to be built up in a deposit, which results in a closed coating without cracks and with a uniform thickness.
  • the wafer carrier also has correspondingly rounded edges.
  • the adhesive properties of e.g. PBN on graphite can be significantly improved.
  • Another possible additional pretreatment which can be carried out in particular before the wafer carrier is heated, is to impregnate the graphite of the wafer carrier by means of chemical vapor infiltration.
  • the density of the graphite is increased by means of a solvent. This increases the conductivity of the wafer carrier and improves the high-frequency coupling when used in a high-temperature CVD process, i.e. the heat effect improves.
  • the process can be carried out slowly, so that the manufacturing process for the wafer according to the invention is advantageously easy to handle.
  • the process is carried out in periods which result from this until a coherent layer has been formed which has sufficient mechanical strength.
  • the periods are in particular in the minute range
  • the process temperatures for producing the wafer carrier according to the invention are preferably in a range from 1000 ° C. to 2200 ° C.
  • the temperature range is therefore sufficient and therefore advantageously above the temperature range in which a CVD process using the inventive wafer carrier takes place.
  • the process temperature must not be too high so that the gases do not decompose.
  • the thermal expansion of the wafer carrier is also limited.
  • the properties of the wafer carrier according to the invention can advantageously be optimized within a pressure range of 10 mbar to 1 bar.
  • the rate at which molecules diffuse into the wafer carrier depends on the process pressure. At high pressure, slow diffusion occurs, while small diffusion occurs quickly.
  • the choice of the coating components enables preferred layers and thus corresponding characteristics of the wafer carrier protective layer to be achieved.
  • the coating is said to be resistant to the aggressive gases used in the CVD process. The undesired deposition on the wafer carrier is reduced.
  • the shape of the wafer carrier can advantageously be adapted to the type of coating. Different materials have different coefficients of thermal expansion. As a result, the expansions are different and mechanical stresses arise. By adapting the shape of the wafer carrier to the coating in particular, mechanical stresses and associated inhomogeneities can be compensated for.
  • the wafer carrier according to the invention is resistant to destruction by reactive and corrosive gases and high temperatures, so that the desired properties of the wafers are not impaired.
  • Unwanted gases and substances do not penetrate into the wafer carrier, in particular when the wafer carrier is used in a CVD process, and therefore cannot be stored.
  • the coating of the wafer carrier according to the invention exhibits in particular low emissivity.
  • the wafer carrier is also characterized in that the entire surface, i. H. all functional trenches, bores, edges etc. are resistant to the aggressive atmosphere and the high temperatures.
  • the coefficient of thermal expansion of the entire wafer carrier (starting material and layer) is almost the same, so that no mechanical stresses occur during temperature changes or during temperature distributions within the wafer carrier.
  • the coating according to the invention is also characterized in that there is no diffusion of the reactive gas.
  • This coating is also chemically inert.
  • the coating is applied microscopically smooth to the wafer carrier.
  • the coating is therefore insensitive to changes in temperature.
  • the manufacturing method according to the invention advantageously results in a coherent coating also on corners and edges as well as on functional trenches and bores and on rounded edges.
  • the quality of the wafers to be produced is advantageously significantly improved.
  • Fig. 1 is an illustration of the wafer carrier according to the invention.
  • the reference numeral 1 designates the base body of the wafer carrier.
  • the reference number 2 denotes functional trenches and depressions for the gas foil rotation.
  • 3 denotes further functional structures such as areas in which the satellites are larger than the wafers.
  • Numeral 4 denotes satellites for the wafers.
  • the reference number 5 designates functional bores. 6 correspondingly rounded edges.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Waferträgers mit einer Beschichtung, nach Reinigen des speziell mechanisch vorgefertigten Waferträgers gekennzeichnet durch Erhitzen des gereinigten Waferträgers auf hohe Temperaturen, Einbringen von Beschichtungskomponenten zum Umwandeln der Waferträgeroberfläche zu einer Schutzschicht oder zur Deposition zugeführter Komponenten zu einer Schutzschicht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erfindungsgemässe Waferträger mit der speziellen Beschichtung für ein System und ein Verfahren zur Hochtemperatur-CVD-Bearbeitung von Wafern unter Verwendung aggressiver Gase derart eingesetzt werden kann, dass neben der reproduzierbaren Abscheibung der gewünschten Schichtfolgen mit sehr guter Gleichmässigkeit der Materialeigenschaft, keine chemische Wechselwirkung mit dem Waferträger auftritt.

Description

Titel:
VERFARHEN ZUR HERSTELLUNG EINES WAFERTRÄGERS, DER INSBESONDERE IN EINEM HOCHTEM- PERATUR-CVD-REAKTOR BZW. BEI EINEM HOCHTEMPERATUR-CVD- VERFAHREN UNTER EINSATZ AGGRESSIVER GASE VERWENDUNG FINDET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung spezieller Waferträger, die insbesondere in einem System bzw. entsprechenden Verfahren zur Hochtemperaturbeschichtung von Wafern mit Hilfe aggressiver Gase vorteilhaft Verwendung finden.
Stand der Technik
Zur Zeit besteht die Möglichkeit Materialien insbesondere Verbindungshalbleiter auf einer Unterlage mit Hilfe von CVD-Verfahren wie beispielsweise MOVPE-Verfahren zu deponieren. Dabei werden die Bestandteile der zu deponierenden Schicht gasförmig in einem Reaktor zur Verfügung gestellt. Bei den jeweiligen Prozeßschritten treten diese Gase nicht nur dem der zu beschichtenden Unterlage in Kontakt, sondern auch mit deren Umgebung innerhalb des Reaktors in Wechselwirkung, wobei der gesamte Beschichtungsprozeß beeinflußt wird. Insbesondere treten die Prozeßgase mit dem Waferträger in Wechselwirkung. Da der Waferträger in der Regel eine höhere Temperatur als die Unterlage bzw. das Substrat besitzt, findet ebenso eine intensive Wechselwirkung mit dem Waferträger statt, die zu einer Prozeßbeeinflussung führt. Diese Prozeßbeeinflussungen sind bei CVD- bzw. MOVPE-Verfahren, die herkömmliche Waferträger verwenden, schwer zu minimieren.
Insbesondere erfolgt eine unreproduzierbare Beeinflussung der Abscheidung, wobei die gewünschten Schichteigenschaften negativ beeinflußt werden. Beispielsweise kann sich der Wirkungsgrad der erzeugten Schichten verschlechtern und/oder die Lebensdauer der herzustellenden Schaltung verringern. Mit den gewünschten Mindestanforderungen an die zu erzeugenden Materialien wie beispielsweise Verbindungshalbleiter müssen abgeschiedene Materialien mit schlechteren Eigenschaften als Ausschuß betrachtet werden, woraus höhere Herstellungskosten resultieren.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und ein System, sowie das Herstellungsverfahren für den Waferträger dieses Systems bereitzustellen, mit denen die Hochtemperaturbeschichtunq von Wafern mit Hilfe aggressiver Gase wie beispielsweise Ammoniak oder Halogenide aufweisende Gase wie HCI durchgeführt werden kann. Dabei sollen bekannte CVD- Verfahren und insbesondere MOVPE-Verfahren derart optimiert werden, daß diese Verfahren besser steuerbar und reproduzierbar werden und die Erzeugnisse hinsichtlich ihrer Qualität und der an sie gestellten Anforderungen die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
Das heißt, es ist Aufgabe der Erfindung bei CVD-Verfahren wie beispielsweise MOVPE-Verfahren eine reproduzierbare Abscheidung der gewünschten Schichtfolgen auf Wafern zu erreichen. Dabei sollen die gewünschten Materialeigenschaften bei sehr guter Gleichmäßigkeit vorliegen.
Die Aufgabe wird durch einen speziellen Waferträger gelöst, welcher nach einem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt wird und insbesondere in CVD- bzw- MOVPE- Systemen und Verfahren Verwendung finden kann.
Um die Nachteile der herkömmlichen Waferträger zu überwinden, soll der erfindungsgemäße Waferträger insbesondere nicht in chemischer Wechselwirkung mit den Prozeßgasen der CVD-Verfahren treten.
D.h. der erfindungsgemäße Waferträger soll physikalisch und chemisch derart ausgebildet sein, daß er gegenüber der Beanspruchung insbesondere durch Hochtemperatur-CVD-Prozesse oder -MOVPE-Prozesse mit aggressiven Gasen widerstandsfähig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt den erfindungsgemäßen Waferträger bereit.
Der erfindungsgemäße Waferträger zeichnet sich insbesondere durch eine spezielle Oberflächengestaltung und eine vorteilhafte als Schutzschicht dienende Beschichtung aus.
Dabei geht die erzeugte Schutzschicht des erfindungsgemäßen Waferträgers entweder aus einer Umwandlung der Waferträgeroberfläche oder durch Deposition zugeführter Komponenten beispielsweise durch einen CVD-Prozeß oder MOVPE-Prozeß hervor. Insbesondere kann BN bzw. PBN als zugeführte Komponente benutzt werden.
Durch das spezielle mechanische Vorbehandeln und die damit erfolgende Ausgestaltung der Oberfläche wird der erzeugte Waferträger zur Verwendung in einem CVD-Verfahren derart optimiert, daß die elektrischen und optischen Eigenschaften der Schichten auf den Wafern ein große Homogenität aufweisen.
D.h. durch Parameter wie Temperatur, Druck, Zeit Vorbehandlung und Art der mechanischen Vorbehandlung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die gewünschten Eigenschaften der Schutzschicht auf dem Waferträger bestimmt werden.
Den erfindungsgemäßen Waferträger kennzeichnet eine spezielle Be- schichtunq und eine besondere mechanische Bearbeitung. Dabei können Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Waferträger auch nur eine spezielle Beschichtung oder nur besondere Formgestaltungen aufweisen. Beide erfinderischen Lösungsmerkmale dienen dazu möglichst homogene Wafer unter reproduzierbaren Bedingungen in einem CVD-Verfahren zu erhalten. Weitere Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsarten des Herstellungsverfahrens an, wobei damit jeweils die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Waferträgers verbunden sind.
Ein weiterer Anspruch beansprucht lediglich den Waferträger als Ergebnis eines Herstellungsverfahrens nach einem der Verfahrensansprüche.
Zudem findet der erfindungsgemäße Waferträger Verwendung in einem System nach einem der Verwendungsansprüche zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Aufgabe.
Ebenso erfolgt eine erfindungsgemäße Verwendung des Waferträgers in einem System nach einem der weiteren Ansprüche zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der weiteren Ansprüche. Kennzeichnend für diese CVD-Verfahren ist der Einsatz aggressiver Gase bei hohen Temperaturen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Hochtemperatur-CVD-Verfahrens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Waferträgers bei einem Einsatz aggressiver Gase sind in den abschließenden Ansprüchen angegeben.
Als Ausgangsmaterial des Waferträgers eignet sich in vorteilhafter Weise C bzw. Graphit, da damit ein sauberer, im Hochfrequenzbereich gut stromleitender, wärmebeständiger Waferträger hergestellt werden kann.
Durch die auf mechanische Vorbehandlung basierende Anpassung der Formgebung des Waferträgers an die Art der Beschichtung kann der gesamte Waferträger entsprechend der Aufgabenstellung vorteilhaft optimiert werden. Ziel des Waferträgers ist es, bei einem CVD-Verfahren eine hohe Homogenität der erzeugten Wafer zu erreichen. Mechanische Vorbehandlungen sind insbesondere das Ausbilden von Gräben, Bohrungen und Ver- tiefungen bei dem Waferträger.
Der erfindungsgemäß hergestellte Waferträger weist aufgrund des neuen und erfinderischen Herstellungsverfahrens optimale Eigenschaften auf, welche für ein Hochtemperatur-CVD-Verfahren unter Verwendung aggressiver Gase von Vorteil sind:
So kann sich der erfindungsgemäße Waferträger durch eine Temperaturhomogenität von ΔT<1 °C über eine Strecke des Waferträgers von ca. 120mm auszeichnen. Dies ist das Ergebnis einer speziellen erfindungsgemäßen Formgebung wie insbesondere der Anbringung von Gräben auf dem Waferträger. D.h. der erfindungsgemäße Waferträger wird entsprechend auch mechanisch vorbehandelt, damit bei einem CVD-Verfahren insbesondere möglichst homogene Wafer erzeugt werden können.
Ebenfalls sind eine homogene elektrische Leitfähigkeit des verwendeten C- Blocks des Waferträgers sowie das Absorptionsverhalten der sich ergebenden erfindungsgemäßen Beschichtung gegenüber Wärmestrahlung wichtige Parameter.
Eine erfindungsgemäße Prozeßführung ermöglicht bei einer Depositon den Aufbau einer Nukleationsschicht bzw. Haftungsschicht, wodurch sich eine geschlossene Beschichtung ohne Risse bei gleichmäßiger Dicke ergibt.
Für eine geschlossene Beschichtung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Waferträger durch die mechanische Vorbehandlungen zudem entsprechend abgerundete Kanten aufweist.
Es können erfindungsgemäß weitere Arten mechanischer Vorbehandlungen ausgeführt werden.
Dazu gehört zum Beispiel Oberflächenglätten zur Verbesserung der Eigenschaften der sich umwandelnden Waferträgeroberfläche insbesondere hinsichtlich der Angriffsfläche für die Beschichtungskomponenten.
Es können ebenfalls durch homogenes Aufrauhen (z.B. durch Sandstrahlen) die Hafteigenschaften von z.B. PBN auf Graphit erheblich verbessert werden.
Weiterhin ist die Ausführung von zusätzlichen Vorbehandlungen möglich, die nicht mechanisch sein müssen.
Dazu gehört insbesondere das Entfetten des Waferträgers vor dem Erhitzen und Umwandeln bzw. Beschichten. Damit werden störende Schichten vom Waferträger entfernt.
Eine andere mögliche zusätzliche Vorbehandlung, die insbesondere vor dem Erhitzen des Waferträgers ausgeführt werden kann, ist es das Graphit des Waferträgers mittels Chemical Vapor Infiltration zu imprägnieren. Dabei wird mittels einem Lösungsmittel die Dichte des Graphits erhöht. Dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit des Waferträgers und bei diesem verbessert sich die Hochfrequenz-Ankopplung bei seiner Anwendung in einem Hochtemperatur-CVD-Verfahren, d.h. die Wärmewirkung verbessert sich.
Die Prozeßführung kann langsam erfolgen, so daß das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Wafer vorteilhaft leicht zu handhaben ist.
Dabei erfolgt die Prozeßführung in Zeiträumen, die sich daraus ergeben, bis sich eine zusammenhängende Schicht gebildet hat, die eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. Die Zeiträume liegen insbesondere im Minutenbereich
Die Prozeßtemperaturen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wafer- träges liegen bevorzugt in einem Bereich von 1000°C bis 2200°C. Der Temperaturbereich liegt also ausreichend und damit vorteilhaft über dem Temperaturbereich in dem ein CVD-Verfahren unter Verwendung des er- findungsgemäßen Waferträgers erfolgt. Die Verfahrenstemperatur darf nicht zu groß sein damit sich die Gase nicht zerlegen. Ebenso ist die thermische Ausdehnung des Waferträgers begrenzt.
Innerhalb eines Druckbereichs von 10 mbar bis 1 bar lassen sich vorteilhaft die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Waferträgers optimieren. Die Geschwindigkeit mit der Moleküle in den Waferträger diffundieren hängt von dem Prozeßdruck ab. Bei hohem Druck erfolgt eine langsame Diffusion bei kleinem eine schnelle.
Durch die Wahl der Beschichtungskomponenten können bevorzugte Schichten und damit entsprechende Kennzeichen der Waferträgerschutz- schicht erzielt werden. Die Beschichtung soll gegen die im CVD-Verfahren verwendeten aggressiven Gase resistent sein. Die unerwünschte Deposition auf dem Waferträger wird reduziert.
Die Formgebung des Waferträgers kann vorteilhaft der Art der Beschichtung angepaßt werden. Unterschiedliche Materialien weisen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Somit sind die Ausdehnungen unterschiedlich und mechanische Spannungen entstehen. Durch Anpassung insbesondere durch die Formgebung des Waferträgers an die Beschichtung können mechanische Spannungen und damit verbundene Inhomogenitäten kompensiert werden.
Der erfindungsgemäße Waferträger hat eine Widerstandsfestigkeit gegen Zerstörung durch reaktive und ätzende Gase und hohe Temperaturen, so daß die gewünschten Eigenschaften der Wafer nicht beeinträchtigt werden.
Ungewünschte Gase und Stoffe dringen insbesondere bei Verwendung des Waferträgers bei einem CVD-Verfahren nicht in den Waferträger ein und können damit nicht gespeichert werden.
Weiterhin wird eine schnelle Veränderung der Temperaturverteilung er- möglicht, wenn die Temperatur des Waferträgers verändert werden soll. Dies wird dadurch verwirklicht, daß die Beschichtung des erfindungsgemäßen Waferträgers insbesondere eine geringe Emissivität aufweißt.
Der Waferträger ist zudem dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Oberfläche, d. h. auch alle funktionalen Gräben, Bohrungen, Kanten usw. gegen die aggressive Atmosphäre und gegen die hohen Temperaturen widerstandsfähig ist.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient des gesamten Waferträgers (Ausgangsmaterial und Schicht) ist nahezu gleich, so daß bei Temperaturänderungen bzw. bei Temperaturverteilungen innerhalb des Waferträgers keine mechanischen Spannungen auftreten.
Ebenfalls zeichnet sich die erfindungsgemäße Beschichtung dadurch aus, daß keine Eindiffusion des reaktiven Gases erfolgt.
Weiterhin ist diese Beschichtung chemisch innert.
Es erfolgt erfindungsgemäß eine mikroskopisch glatte Auftragung der Beschichtung auf den Waferträger.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Beschichtung des Waferträgers entstehen keine Risse oder mikroskopische Rißbildungen.
Somit ist die Beschichtung unempfindlich gegen Temperaturveränderungen.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ergibt sich vorteilhaft eine zusammenhängende Beschichtung auch an Ecken und Kanten sowie an funktionalen Gräben und Bohrungen sowie an abgerundeten Kanten.
Wir der erfindungsgemäße Wafer in einem CVD- Verfahren oder System verwendet, werden die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik überwunden.
Vorteilhaft wird bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Waferträgers in CVD-Verfahren die Qualität der herzustellenden Wafer wesentlich verbessert.
Weitere Unteransprüche bezeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen hinsichtlich von Verwendungen des erfindungsgemäßen Waferträgers insbesondere in CVD-Verfahren.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Waferträgers.
Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Grundkörper des Waferträgers. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet funktionale Gräben und Vertiefungen für die gas foil rotation. 3 bezeichnet weitere funktionale Strukturen wie beispielsweise Flächen, bei denen die Satelliten größer als die Wafer sind . Das Bezugszeichen 4 bezeichnet Satelliten für die Wafer. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet funktionale Bohrungen. 6 entsprechend abgerundete Kanten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Waferträgers mit einer Schutzschicht, gekennzeichnet durch die Schritte:
-spezielles mechanisches Vorbehandeln insbesondere zur Verbesserung des aus C-Graphit oder Ähnlichem bestehenden Waferträgers insbesondere hinsichtlich der Homogenität von mit diesem in einem CVD-Prozeß zu erzeugender Wafer, - Reinigen beispielsweise mit Ethanol,
-Erhitzen des gereinigten Waferträgers auf Temperaturen insbesondere von 1000°C bis 2200°C, wobei der Druckbereich des Verfahrens insbesondere bei 10 mbar bis 1 bar liegt, -Einbringen von Beschichtungskomponeπten entweder zum -Umwandeln der Waferträgeroberfläche zu der Schutzschicht durch eine Reaktion der Beschichtungskomponenten mit dem Waferträgerma- terial oder zur
-Deposition zugeführter Beschichtungskomponenten zu der Schutzschicht, wobei durch unterschiedliche Gas- und Prozeßführung bei der Deposition zunächst eine Nukleationsschicht und danach die eigentliche Schutzschicht ausgebildet wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Waferträgers, gekennzeichnet durch den Schritt:
-spezielles mechanisches Vorbehandeln insbesondere zur Verbesserung des aus C-Graphit oder Ähnlichem bestehenden Waferträgers insbesondere hinsichtlich der Homogenität von mit diesem in einem CVD-Prozeß zu erzeugender Wafer.
3. Verfahren zur Herstellung eines aus C-Graphit oder Ähnlichem bestehenden Waferträgers mit einer Schutzschicht, gekennzeichnet durch die Schritte:
-Erhitzen des gereinigten Waferträgers auf Temperaturen insbesondere von 1000°C bis 2200°C, wobei der Druckbereich des Verfahrens insbesondere bei 10 mbar bis 1bar liegt, -Einbringen von Beschichtungskomponenten entweder zum -Umwandeln der Waferträgeroberfläche zu der Schutzschicht durch eine Reaktion der Beschichtungskomponenten mit dem Waferträgerma- terial oder zur
-Deposition zugeführter Beschichtungskomponenten zu der Schutzschicht, wobei durch unterschiedliche Gas- und Prozeßführung bei der Deposition zunächst eine Nukleationsschicht und danach die eigentliche Schutzschicht ausgebildet wird.
4- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Waferträger durch das spezielle mechanische Vorbehandeln funktionale Gräben, Bohrungen und Vertiefungen ausgebildet werden, welche nach Beendigung des Verfahrens vollständig beschichtet sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Waferträger durch das mechanische Vorbehandeln zudem entsprechend abgerundete Kanten ausgebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Arten des mechanischen Vor- behandelns z.B. Oberflächenglätten oder gezieltes Aufrauhen zum Verbessern der Hafteigenschaften ausgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mit zusätzlichen Vorbehandlungen wie beispielsweise Entfetten oder Imprägnieren insbesondere durch Chemical Vapor Infiltration ausgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 7, gekennzeichnet durch eine langsame Prozeßführung.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die langsame Prozeßführung in Zeiträumen erfolgt bis sich eine zusammenhängende Schicht ergibt, die eine ausreichende mechanische Festigkeit hat, wobei die Zeiträume insbesondere im Minutenbereich liegen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskomponenten insbesondere durch Ta, Si, Zr oder Nb sowie B und N gebildet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht insbesondere aus TaC, NbC, ZrC, SiC, SiSiC oder entsprechend thermisch umgewandelten C bzw. glassy carbon, oder BN bzw. pyroloytisches BN gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Waferträgers der Art der Beschichtung angepaßt wird.
13. Waferträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 13 in einem Planetary Reaktor® oder in einer Satellitenanordnung .
15. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 13 in einem horizontalen Reaktor der AIX 200.
16. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 13 in einem Hochtem- peratur-CVD-Reaktor.
17. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 14 bis 16 in einem Verfahren mit Gas Foil Rotation® unter Verwendung aggressiver Gase.
18. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 14 bis 17, in einem Verfahren zum Herstellen von allen binären, ternären, quater- nären oder anders komplexen Ill-V-Halbleitem wie beispielsweise GaAs, InP, GaN, SiC, GaAsN und ähnlichen Materialien unter Verwendung aggressiver Gase.
19. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 14 bis 18 bei einem Hochtemperatur-CVD-Verfahren unter Verwendung aggressiver Gase.
20. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Waferträger Hilfseinrichtungen für die Prozeßkontrolle aufweist.
21. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen für die Prozeßkontrolle Bewegungssensoren für die Waferdrehung aufweisen.
22. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen für die Prozeßkontrolle zudem Temperaturmeßeiπrichtungen aufweisen.
23. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Waferträgers durch eine Widerstandsheizung, eine Hochfrequenzheizung oder durch Wärmestrahlung erfolgt.
24. Verwendung eines Waferträgers nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß parasitäre Prozeßablagerungen auf dem Waferträger durch Behandlung bei hohen Temperaturen entfernt werden.
25. Verwendung eines Waferträgers nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die hohen Temperaturen größer als normale Abscheidetemperaturen von ca. 600°C sind.
26. Verfahren nach Anspruch 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zudem parasitäre Prozeßablagerungen auf dem Waferträger durch Ätzprozesse entfernt werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß als aggressive Gase insbesondere HCI oder Ammoniak verwendet wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß es ein MOVPE-Verfahren ist.
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