[发明专利]用于使基板同时旋转和悬浮的非接触式基板载体

说明书

公开了用于在基板的沉积和/或蚀刻期间使基板（130）同时旋转和悬浮的系统（100）和对应的方法。系统（100）包括位于基板（130）下方的载体（110），其中，载体（110）包括至少两个气体入口（110）以向基板（130）的底表面提供气体来使基板悬浮在载体上方。系统进一步包括至少一个保持构件（120），该保持构件连接到载体（110）并且被构造成限制基板（130）的水平漂移。

技术领域

本发明涉及非接触式基板载体及其方法。特别地，本发明涉及基板载体和用于在基板的沉积和/或蚀刻期间使基板同时旋转和悬浮的方法。

背景技术

在任何种类的沉积、蚀刻或其他热工艺中，基板的放置应满足某些要求，例如，均匀的温度分布、材料的稳定沉积和/或移除和/或工艺气体引导。一般来说，除了别的以外，工具配置取决于要同时处理的基板的数量。取决于特定的应用、基板的尺寸和/或要同时处理的基板的量，存在用于保持基板的不同选项。特别地，存在多种工具配置，这些工具配置可关于并行处理的基板的数目分成以下的组： 单基板系统、小型/小批量系统（<10个基板）或大批量系统（高达100个基板和更多）。系统或室容量取决于工艺类型和基板温度。一些工艺适合于大批量配置，例如，具有低工艺温度的工艺和/或具有自然均匀沉积或蚀刻的工艺，因此可实现每个基板的最低工艺成本。相反，一些其他工艺对于实现均匀的沉积或蚀刻来说不那么适合于大批量配置，例如，由于非常高的工艺温度和/或复杂的工艺。小批量系统通常用于小基板，其中能够通过用类似于单个大基板的许多小基板填充区域并因此保持单基板系统兼容性来降低工艺成本。

工具配置还取决于待处理的（一个或多个）基板的尺寸。例如，相对于小基板而言相当简单的某些方面对于大基板而言可能变得有问题。也就是说，从工具配置的观点来看，可能更容易的是，将多个（10+）小（例如，50.8mm）基板而不是半导体工业中广泛使用的300mm基板放置在单个载体上。换句话说，对于小基板而言，待同时处理的基板的量不受载体/反应器的尺寸的限制，即，可将多个基板放置到单个载体上。对于增加的基板尺寸，载体/反应器的尺寸对于可被放置到单个基板载体上（即，被放置在基板载体的单个平面上）的基板的量而言可能是限制性的。因此，通常将直径为150 mm和更大的基板放置成用于大批量系统的竖直堆叠。对于小批量和单基板系统，基板而是被放置到大载体的凹腔（pocket）/凹部中或单个保持器中。

在现有技术的系统中，单基板保持器包括具有凹部的主体，该凹部通常适于基板的几何形状并且可具有面向基板的其底表面的平坦、凹入、凸起或任何其他复杂轮廓。

图1示出了根据现有技术的基板和载体10的此类组件的局部视图。特别地，图1示出了具有凹部的载体11和保持构件12，其中，基板13被放置在载体11的凹部内并且在保持构件12的顶部上。

另外，图1示出了沿组件10的径向温度变化15。复杂的温度分布是由于复杂的设置（材料、间隙、几何形状等）所致。因此，温度变化引起基板边缘附近的湍流、以及由于朝向基板13的负温度梯度所致的从先前的涂层14（这些先前的涂层是在先前的工艺中沉积在系统周围的部分（例如，保持器）上的残留物）到基板表面的寄生质量传递。基板13可以是独立的物体，并且能够在凹部内离轴（即，相对于组件10的中心轴线A）移动，且因此使在其边缘处的温度均匀性恶化。也就是说，基板可能会在凹部内移动，这可能对均匀的温度分布、材料的稳定沉积和/或移除、沉积材料的组成等具有负面影响。

此外，在高温和低压下，对于热传递/温度差来说，在部分（例如，基板和载体）之间的间隙比任何特定材料的导热性更重要。考虑到夹层结构（其中，主体被放置在加热器的顶部上并且基板由主体承载），基板温度将始终低于主体和周围部分的温度。

凹部深度通常与基板13的厚度相当，并且在大多数情况下略微更大。此类设计的主要原因是在整个工艺时间内确保稳定的基板位置、以及防止反应物进入基板下方并在其背侧上执行涂布或蚀刻。