Die vorliegende Erfindung betri f ft einen Werkstückträger für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung, ein System zur plasmaunterstützten chemi schen Gasphasenabscheidung sowie ein Betriebsverfahren für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung .

Zur Beschichtung von Substraten ist das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung ( chemical vapour deposition, CVD) bekannt . Dabei wird wenigstens ein Gas bereitgestel lt, welches den abzuscheidenden Stof f enthält . Durch Ablauf einer chemischen Reaktion, die zum Beispiel durch Temperatur treibbar ist , wird der Stof f auf dem Substrat abgeschieden . Mithil fe der chemischen Gasphasenabscheidung können zum Beispiel mikroelektronische Bauelemente oder Lichtwellenleiter hergestellt werden .

Die Abscheiderate lässt sich weiter erhöhen, indem aus dem Gas ein Plasma angeregt wird . Zudem kann dadurch die Abscheidereaktion auch bei geringeren Temperaturen bereits ef fektiv getrieben werden . Diese Variante der chemischen Gasphasenabscheidung wird üblicherweise als plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (plasma enhanced chemical vapour deposition, PECVD) bezeichnet .

Um die nötige Prozesstemperatur zu erreichen, werden Werkstückträger zum Tragen der Substrate , zum Beispiel von Halbleiterwafern, üblicherweise in eine Reaktionskammer mit behei zbaren Wänden eingeführt . Solche Reaktionskammern werden gelegentlich auch als Warmwandreaktoren bezeichnet . Die Erwärmung erfolgt dabei typischerweise über Widerstand-Hei zelemente , die an oder in der Prozesskammerwand verbaut sind . Werkstückträger der beschriebenen Art werden häufig als Boote bezeichnet .

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung weiter zu verbessern, insbesondere deren Ef fi zienz zu erhöhen .

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Werkstückträger für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung, ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung mit einem solchen Werkstückträger sowie ein Betriebsverfahren für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung gemäß den unabhängigen Ansprüchen .

Vorteilhafte Weiterbildungen sind j eweils Gegenstand abhängiger Unteransprüche .

Ein Werkstückträger gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung ist zum Erzeugen eines Plasmas aus einem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas eingerichtet . Erf indungsgemäß ist der Werkstückträger auch zum Aufhei zen einer Umgebung des Werkstückträgers auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur eingerichtet .

Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz , eine vorgesehene Prozesstemperatur zum Abschneiden wenigstens eines Stof fs aus einer Gasphase , vorzugsweise ausschließlich, mittels eines Werkstückträgers einzustellen . Zweckmäßigerweise ist der Werkstückträger dabei dazu eingerichtet , eine Umgebung des Werkstückträgers , zum Beispiel ein den Werkstückträger umgebendes Prozessgas und/oder ein vom Werkstückträger getragenes Werkstück, bis auf die Prozesstemperatur auf zuhei zen . Der Werkstückträger kann insbesondere Hei zelemente , etwa in Form von mehreren Hei zwiderständen, aufweisen und somit dazu eingerichtet sein, als Hei zeinrichtung betrieben zu werden . Dadurch lässt sich beispielsweise auf ein im Bereich der Prozesskammer angeordnetes separates Hei zsystem für eine Prozesskammer einer PECVD-Anlage , zum Beispiel in Form von Hei zelementen oder einer Hei zkassette , verzichten . Die PECVD-Anlage kann so einfacher konzipiert sein und zum Beispiel kostengünstiger hergestellt werden .

Darüber hinaus kann durch den Betrieb des Werkstückträgers als Hei zeinrichtung in der Prozesskammer Bauraum eingespart und infolgedessen die PECVD-Anlage kleiner konzipiert werden . Infolgedessen lässt sich das zu behei zende Volumen und die zu behei zende Masse verringern . Dies ermöglicht eine Verkürzung der zum Erreichen der Prozesstemperatur benötigten Zeit bei gleicher Hei zleistung . Damit lässt sich wiederum der Durchsatz durch eine entsprechende PECVD-Anlage erhöhen .

Dabei ist der Werkstückträger neben dem Aufhei zen seiner Umgebung in bevorzugter Weise auch zum Erzeugen eines Plasmas aus dem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas eingerichtet . Unter dem Begri f f des Prozessgases im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch ein Gemisch aus verschiedenen Prozessgasen zu verstehen . Zu dem genannten Zweck kann der Werkstückträger eine Elektrodenanordnung, zum Beispiel in Form von mehreren parallel angeordneten Elektroden, aufweisen, an denen eine hochfrequente elektrische Wechselspannung anlegbar ist . Zur Plasmaerzeugung kann die Polarität der Elektroden mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr, zum Beispiel mit etwa 40 kHz , gewechselt werden . Besonders bevorzugt ist der Werkstückträger dazu eingerichtet , seine Umgebung mithil fe der Elektrodenanordnung, d . h . mithil fe der mehreren Elektroden, auf zuhei zen . Somit kann der Werkstückträger vorteilhaft dazu eingerichtet sein, mit nur einer Komponente , nämlich beispielsweise mit der Elektrodenanordnung, das Plasma zu erzeugen und seine Umgebung zu erhitzen . Dies erlaubt eine besonders ef fi ziente Nutzung der Bauteile oder -gruppen des Werkstückträgers .

Zum Beispiel kann der Werkstückträger dazu eingerichtet sein, in einem ersten Betriebsmodus das Plasma aus dem Prozessgas zu erzeugen, vorzugsweise bei einem Anlegen der hochfrequenten elektrischen Wechselspannung an den Werkstückträger . Die hochfrequente elektrische Wechselspannung kann hierbei insbesondere an die mehreren Elektroden angelegt werden . Zusätzlich kann der Werkstückträger dazu eingerichtet sein, in einem zweiten Betriebsmodus seine Umgebung bis auf die Prozesstemperatur auf zuhei zen, vorzugsweise bei einem Anlegen einer niederfrequenten Wechselspannung an den Werkstückträger . Hierbei kann die Polarität der mehreren Elektroden mit weniger als 1 kHz , zum Beispiel mit 50 Hz , gewechselt werden .

Nachfolgend werden bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die j eweils , soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können .

In einer bevorzugten Aus führungs form ist der Werkstückträger, insbesondere die Elektrodenanordnung, zum Führen von elektrischem Hei zstrom eingerichtet . Ein Hei zstrom ist hierbei vorzugsweise ein elektrischer Wechselstrom mit einer Frequenz von weniger als 1 kHz , zum Beispiel mit 50 Hz . In bevorzugter Weise weist ein Hei zstrom eine ef fektive Stromstärke von 90 A oder mehr, zum Beispiel von 120 A, auf . Zweckmäßigerweise umfasst der Werkstückträger dazu wenigstens einen Hei zstromkreis . Der Hei zstromkreis kann beispielsweise zumindest einen Teil der Elektrodenanordnung umfassen, d . h . zumindest teilweise aus wenigstens einem Teil der Elektrodenanordnung gebildet sein . Insbesondere kann der wenigstens eine Hei zstromkreis eine Gruppe von Elektroden aus den Elektroden der Elektrodenanordnung aufweisen . Dadurch kann eine Erhitzung der Umgebung des Werkstückträgers präzise kontrolliert werden .

Beispielsweise kann die Elektrodenanordnung des Werkstückträgers derart ausgebildet sein, dass bei dem Anlegen einer niederfrequenten Wechselspannung von 145 V ( ef fektive Spannung) an den Werkstückträger ein elektrischer Wechselstrom als Hei zstrom durch die Elektrodenanordnung fließt . Insbesondere können die mehreren Elektroden der Elektrodenanordnung derart verschaltet sein, dass durch Anlegen der niederfrequenten Wechselspannung eine Erwärmung der Elektroden auftritt, ohne dass dabei ein Plasma gezündet wird . Dadurch lässt sich die Elektrodenanordnung nicht nur in konventioneller Weise zur Plasmaerzeugung nutzen, sondern auch zum Erreichen der Prozesstemperatur . Die Elektrodenanordnung lässt sich so besonders ef fi zient nutzen und der Werkstückträger besonders bauteilarm - und damit kostengünstig - realisieren .

Konventionelle Werkstückträger sind dagegen nicht zum Führen von Hei zstrom geeignet . Ein dort zum Beispiel durch eine Elektrodenanordnung fließender niederfrequenter Wechselstrom würde keine Erwärmung der Elektroden bewirken, da die Elektroden lediglich als Blindwiderstände wirkend würden .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist der Werkstückträger zum, insbesondere parallelen, Führen von elektrischem Wechselstrom in mehreren Stromkreisen eingerichtet . Mit anderen Worten weist der Werkstückträger mehrere , d . h . wenigstens zwei , Stromkreise auf . Die Stromkreise sind zweckmä- ßigerweise voneinander getrennt . Dabei kann j eder der Stromkreise einen separat ansteuerbaren Hei zkreis bilden . Daher können die Stromkreise auch als Hei zstromkreis bezeichnet werden . Die Stromkreise werden in bevorzugter Weise zumindest teilweise durch wenigstens einen Teil der Elektrodenanordnung, bevorzugt durch unterschiedliche Gruppen von Elektroden, gebildet . Zweckmäßigerweise sind die Stromkreise zum Anschließen des Werkstückträgers an eine Stromversorgung, zum Beispiel an eine entsprechende Steckeranordnung in Form von Kontaktsti ften einer PECVD-Anlage , anschließbar ausgebildet . Durch das Führen von Wechselstrom in mehreren Stromkreisen können zum Erreichen der Prozesstemperatur notwendige Spannungen oder Ströme kleiner gehalten werden . Neben einer Erhöhung der Betriebssicherheit lässt sich so auch die Lebensdauer des Werkstückträgers verlängern . Gleichzeitig ist so eine homogene Erwärmung der Umgebung des Werkstückträgers erreichbar .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der Werkstückträger mehrere parallel angeordnete Elektroden auf , die als elektrische Hei zwiderstände dienen . Mit anderen Worten können die Elektroden der Elektrodenanordnung auch als Hei zelemente bezeichnete Hei zwiderstände bilden . Zweckmäßigerweise sind die Elektroden dabei zum Anschluss an eine Hei zspannungsquelle ausgebildet und können dazu eingerichtet sein, den be- reitgestellten niederfrequenten Wechselstrom auf die Elektroden zu verteilen . Dadurch können die Elektroden, zum Beispiel in verschiedenen Betriebsmodi des Werkstückträgers , sowohl zum Erzeugen eines Plasmas als auch zum Aufhei zen des Werkstücks genutzt werden .

Vorzugsweise sind die Elektroden plattenförmig ausgebildet . Dadurch lässt sich eine besonders gleichmäßige und/oder großflächige Wärmeerzeugung erzielen . In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist zumindest ein Teil der mehreren Elektroden elektrisch in Reihe geschaltet . Dadurch ist der für die ef fektive Wärmeerzeugung erforderliche elektrische ( Gesamt- ) Widerstand leichter erreichbar .

Die Elektroden können gruppenweise in Reihe geschaltet sein . Mit anderen Worten können mehrere Gruppen von Elektroden vorgesehen sein, wobei alle Elektroden einer Gruppe in Reihe geschaltet sind . Vorzugsweise bildet j ede der Gruppen zumindest einen von mehreren, voneinander getrennten Hei zstromkreisen des Werkstückträgers . Dadurch können die Elektroden trotz einer zumindest teilweisen Reihenschaltung zur Erzeugung des Plasmas eingesetzt werden, zum Beispiel durch Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung zwischen Elektroden aus unterschiedlichen Gruppen .

Die Elektroden einer Gruppe sind vorzugsweise räuml ich getrennt voneinander angeordnet . Besonders bevorzugt sind die Elektroden einer Gruppe untereinander durch Elektroden einer anderen Gruppe getrennt . Mit anderen Worten ist eine Elektrode aus der einen Gruppe vorzugsweise benachbart zu den Elektroden aus der anderen Gruppe angeordnet ; besonders bevorzugt ist sie ausschließlich benachbart zu Elektroden aus der anderen Gruppe angeordnet .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form sind benachbarte der mehreren Elektroden voneinander elektrisch isol iert . Mit anderen Worten besteht zwischen benachbarten der mehreren Elektroden keine elektrische Verbindung . Dadurch können benachbarte Elektroden auf unterschiedliche Potenziale gesetzt werden . Es kann insbesondere eine hochfrequente elektrische Wechselspannung derart an benachbarten Elektroden angelegt werden, dass ein Plasma erzeugt wird . In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der Werkstückträger eine an einem ersten Ende des Werkstückträgers angeordnete erste Verteileranordnung und eine an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Werkstückträgers angeordnete zweite Verteileranordnung auf . Die Verteileranordnungen sind vorzugsweise zur Verteilung von niederfrequenter und hochfrequenter elektrischer Wechselspannung zum Aufhei zen des Werkstückträgers bzw . zum Erzeugen des Plasmas eingerichtet . Eine Verteilung von elektrischer Wechselspannung ist hierbei vorzugsweise ein Führen von am Werkstückträger bereitgestellter Wechselspannung auf mehrere , parallele Hei zstromkreise . Zu diesem Zweck können die Verteileranordnungen beispielsweise eine entsprechende Verschaltung der Elektroden umfassen . Durch die Verteileranordnungen kann der Werkstückträger zum Beispiel leicht an eine standardisierte Stromversorgung angeschlossen werden . Insbesondere kann ein Werkstückträger mit solchen Verteileranordnungen bei Bedarf auch konventionell , d . h . ohne ein Aufhei zen des Werkstücks durch den Werkstückträger, genutzt werden .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form verbindet zumindest eine der beiden Verteileranordnungen wenigstens einen Teil der mehreren parallel angeordneten Elektroden elektrisch leitend . Insbesondere kann zumindest eine der beiden Verteileranordnungen zumindest ein Teil der Elektroden in Form von wenigstens einer Reihenschaltung verbinden . Dies erleichtert das Anschließen des Werkstückträgers an eine Strom- und/oder Spannungsversorgung .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist der Werkstückträger einen Stromanschluss auf . Der Stromanschluss umfasst vorzugsweise wenigstens vier Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung des Werkstückträgers . Die Kontaktstellen sind vorzugsweise räumlich voneinander separiert angeordnet , beispielsweise über die Breite und/oder Höhe des Werkstückträgers verteilt . Dabei können die Kontaktstellen j eweils paarweise mit den Polen einer Wechselspannungsquelle verbindbar ausgebildet sein . Dadurch können wenigstens zwei Hei zstromkreise des Werkstückträgers zuverlässig und sicher getrennt voneinander gespeist werden .

Der Stromanschluss ist vorzugsweise an einem ersten Ende des Werkstückträgers angeordnet . Zweckmäßigerweise ist der Stromanschluss Teil der ersten Verteileranordnung . Insbesondere kann der Stromanschluss von der ersten Verteileranordnung gebildet sein . Durch die Anordnung des Stromanschlusses am ersten Ende des Werkstückträgers kann der Werkstückträger zum Beispiel besonders leicht bei Einführen des Werkstückträgers in eine Prozesskammer einer PECVD-Anlage in einen oder mehrere Stromkreise eingebunden werden .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weisen die Kontaktstellen konische Bohrungen zur Aufnahme von Kontaktsti ften auf . Die Kontaktsti fte , die gelegentlich auch als Stromlanzen bezeichnet werden, können zum Beispiel Teil einer PECVD-Anlage und zur elektrischen Verbindung des Werkstückträgers mit der PECVD-Anlage vorgesehen sein . Über die Kegel form können die Sti fte dabei leicht in die Bohrungen eingleiten und damit an die j eweils vorgesehene Position geführt werden . Dies ist insbesondere vorteilhaft , wenn der Werkstückträger beim Einführen in eine Prozesskammer der PECVD-Anlage etwas Spiel hat und eine präzise Ausrichtung des Werkstückträgers gegenüber den Sti ften nicht immer sichergestellt werden kann .

Ein System gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung wei st einen Werkstückträger gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf . Das System umfasst in bevorzugter Weise zudem eine mit dem Prozessgas beschickbare Prozesskammer, von welcher der Werkstückträger aufgenommen werden kann . Weiter vorzugsweise umfasst das System wenigstens eine Strom- und/oder Spannungsquelle zur Strom- bzw . Spannungsversorgung des Werkstückträgers . Das System ist dabei in besonders bevorzugter Weise dazu eingerichtet , die Prozesskammer mithil fe des Werkstückträgers zu beheizen . Dazu kann das System dazu eingerichtet sein, den von der Prozesskammer auf genommenen Werkstückträger als Hei zeinrichtung zu betreiben . Ein solches System ist besonders kompakt und energieef fi zient auslegbar, insbesondere da kein separates Hei zsystem vorgesehen werden muss .

In einer bevorzugten Aus führungs form weist das System eine Schaltvorrichtung auf , die dazu eingerichtet ist , den Werkstückträger zunächst als Hei zeinrichtung zum Aufhei zen wenigstens eines vom Werkstückträger getragenen Werkstücks auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur und anschließend als Plasmaeinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aus dem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas zu betreiben . Die Schaltvorrichtung umfasst zweckmäßigerweise zwei Schalteranordnungen aus j eweils wenigstens einem Schalter . Vorzugsweise ist im Betrieb des Werkstückträgers al s Plasmaeinrichtung der wenigstens eine Schalter einer ersten der beiden Schalteranordnungen geschlossen und der wenigstens eine Schalter einer zweiten der beiden Schalteranordnung geöf fnet . Entsprechend ist im Betrieb des Werkstückträgers al s Hei zeinrichtung vorzugsweise der wenigstens eine Schalter der ersten Schalteranordnung geöf fnet und der wenigstens eine Schalter der zweiten Schalteranordnung geschlossen .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist das System ( i ) eine Plasmaspannungsquelle zur Bereitstellung von hochfre- quenter elektrischer Wechselspannung zum Betrieb des Werkstückträgers als Plasmaeinrichtung und ( ii ) wenigstens eine Hei zspannungsquelle zur Bereitstellung von niederfrequenter elektrischer Wechselspannung zum Betrieb des Werkstückträgers als Hei zeinrichtung auf . Dabei ist die Schaltvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet , nach Erhitzung des Werkstücks bis auf die Prozesstemperatur die Hei zspannungsquelle vom Werkstückträger zu trennen und die Plasmaspannungsquelle mit dem Werkstückträger zu verbinden .

Die Schaltvorrichtung weist dazu vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung auf . Die Steuerungseinrichtung kann bei spielsweise dazu eingerichtet sein, die beiden Schalteranordnungen, insbesondere die Schalter der Schalteranordnungen, zu öf fnen und zu schließen . Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, bei Vorliegen eines Schaltsignal s durch entsprechende Ansteuerung der Schalteranordnungen die Hei zspannungsquelle vom Werkstückträger zu trennen und die Plasmaspannungsquelle mit dem Werkstückträger zu verbinden . Das Schaltsignal kann beispielsweise ein von einem Benutzer erzeugtes , über eine Benutzerschnittstelle bereitgestelltes Schaltsignal sein . Alternativ oder zusätzlich kann das Schaltsignal auch von der Steuerungseinrichtung erzeugt werden, beispielsweise wenn eine Temperatur des Werkstückträgers oder seiner Umgebung die Prozesstemperatur erreicht oder überschreitet . Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung mit einem Temperatursensor verbunden sein, der zum Ermitteln oder zumindest zum Abschätzen der Werkstückträger- oder Umgebungstemperatur eingerichtet ist .

In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist die Schaltvorrichtung dazu eingerichtet , den Werkstückträger ( i ) beim Betrieb als Plasmaeinrichtung in einen Plasmastromkreis und ( ii ) beim Betrieb als Hei zeinrichtung in wenigstens einen Hei zstromkreis zu integrieren . Zu diesem Zweck ist die Schalteranordnung vorzugsweise dazu eingerichtet , einen ersten Pol der Plasmaspannungsquelle mit Elektroden zu verbinden, die Teil des wenigstens einen Hei zstromkreises bei Betrieb des Werkstückträgers als Hei zeinrichtung sind . Die Schalteranordnung ist vorzugsweise zudem dazu eingerichtet , einen zweiten Pol der Plasmaspannungsquelle mit Elektroden zu verbinden, die nicht Teil des ersten Hei zstromkreises sind, sondern bevorzugt Teil eines zweiten, getrennten Hei zstromkreises . Dadurch können die Elektroden auf zwei unterschiedliche Potenz iale gebracht werden .

Bei einem Betriebsverfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung wird ein Werkstückträger zunächst als Hei zeinrichtung zum Aufhei zen wenigstens eines vom Werkstückträger getragenen Werkstücks auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur und anschließend als Plasmaeinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aus einem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas betrieben . Mit diesem Betriebsverfahren lässt sich insbesondere ein System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorteilhaft betreiben .

Beim Betrieb als Hei zeinrichtung wird an den Werkstückträger vorzugsweise eine niederfrequente Wechselspannung mit weniger als 1 kHz zum Beispiel bei 145 V ( ef fektive Spannung) angelegt , sodass ein Wechselstrom mit einer ef fektiven Stromstärke von 90 A oder mehr, insbesondere etwa 120 A, fließt . Beim Betrieb als Plasmaeinrichtung wird an den Werkstückträger vorzugsweise eine hochfrequente Wechselspannung mit 1 kHz oder mehr, insbesondere etwa 40 kHz , zum Beispiel bei 800 V bis 1000 V ( ef fektive Spannung) angelegt , sodass ein Wechselstrom mit einer ef fektiven Stromstärke von weniger als 90 A, insbesondere etwa 75 A, fließt Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . Soweit zweckdienlich, sind hierin gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale . Die bisherige Beschreibung wie auch die nachfolgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale , die in den abhängigen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind . Diese Merkmale wie auch alle übrigen oben und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung o f fenbarten Merkmale wird der Fachmann j edoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen . Insbesondere sind alle genannten Merkmale j eweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem Werkstückträger gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dem System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und dem Betriebsverfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kombinierbar .

Es zeigen, zumindest teilweise schematisch :

Fig . 1 ein Beispiel eines Werkstückträgers für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung;

Fig . 2 ein erstes Ende des Werkstückträger aus Figur 1 ;

Fig . 3 ein Beispiel von zwei Stromkreisen eines Werkstückträgers ;

Fig . 4 ein Beispiel eines System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung; und Fig . 5 ein Beispiel eines Betriebsverfahrens für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung .

Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Werkstückträgers 1 für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung ( PECVD) , der zum Erzeugen eines Plasmas aus einem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas sowie zum Aufhei zen einer Umgebung des Werkstückträgers 1 auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur eingerichtet ist .

Der Werkstückträger 1 weist vorzugsweise eine Elektrodenanordnung 2 auf , mit deren Hil fe sowohl das Plasma erzeugbar als auch die Umgebung des Werkstückträgers 1 aufhei zbar ist . Da somit eine Komponente des Werkstückträgers 1 zwei Funktionen übernimmt , kann in einer PECVD-Anlage auf entsprechende Bauteile- oder Gruppen verzichtet und die Anlage daher kompakt und kostengünstig realisiert werden .

Die Elektrodenanordnung 2 umfasst vorzugsweise mehrere Elektroden 2a, 2b, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei mit einem Bezugs zeichen versehen sind . Die Elektroden 2a, 2b sind im gezeigten Beispiel parallel zueinander und in einer Längsrichtung L angeordnet . In einem ersten Betriebsmodus , in dem der Werkstückträger 1 als Hei zeinrichtung zum Aufheizen der Umgebung des Werkstückträgers 1 bis auf die Pro zesstemperatur betrieben wird, können die Elektroden 2a, 2b als elektrische Hei zwiderstände dienen . In einem zweiten Betriebsmodus , in dem der Werkstückträger 1 als Plasmaeinrichtung zum Erzeugen des Plasmas aus dem Prozessgas betrieben wird, können die Elektroden 2a, 2b zu Erzeugung elektrischer Felder, insbesondere hochfrequenter elektrischer Wechsel felder, dienen . Die Elektrodenanordnung 2 des Werkstückträgers 1 ist vorzugsweise über eine erste Verteileranordnung 3a zum Anschluss an eine Strom- und/oder Spannungsquelle eingerichtet . Die erste Verteileranordnung 3a kann beispielsweise einen Stromanschluss umfassen, der zweckmäßigerweise wenigstens vier, im vorliegenden Beispiel sechs , Kontaktstellen 4 zur elektrischen Kontaktierung des Werkstückträgers 1 aufweist . Die Kontaktstellen 4 können zum Beispiel beim Einführen des Werkstückträgers 1 in eine Prozesskammer einer PECVD-Anlage mit auch als Stromlanzen bezeichneten Kontaktsti ften, die an einer Rückwand der Prozesskammer angeordnet sind, in Kontakt gebracht werden . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine der Kontaktstellen 4 mit einem Bezugs zeichen versehen .

Die Verteilung von über die Kontaktstellen 4 an der Elektrodenanordnung 2 bereitgestelltem Strom oder bereitgestellter Spannung auf die Elektroden 2a, 2b wird zweckmäßigerweise mithil fe einer zweiten Verteileranordnung 3b realisiert . Dazu kann die erste Verteileranordnung 3a an einem ersten Ende la des Werkstückträgers 1 und die zweite Verteileranordnung 3b an einem zweiten Ende 1b des Werkstückträgers 1 angeordnet sein . Das zweite Ende 1b liegt dem ersten Ende la in der Längsrichtung L gegenüber . Gleiches gilt dann entsprechend auch für die Verteileranordnungen 3a, 3b . Eine derartige Anordnung der Verteileranordnungen 3a, 3b erlaubt eine Verschaltung der Elektrodenanordnung 2 in der Weise , dass gleichzeitig benachbarte Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind und zumindest ein Teil der Elektroden 2a, 2b, insbesondere zumindest zwei Gruppen von Elektroden 2a, 2b, in Reihe geschaltet sind, wie im Zusammenhang mit Figur 3 aus führlicher erläutert wird .

Insbesondere können die Elektroden 2a, 2b durch die Verteileranordnungen 3a, 3b derart elektrisch miteinander verschaltet sein, dass alle Elektroden 2a, 2b des Werkstückträgers 1 in einen oder mehrere Hei zstromkreise zum Führen eines niederfrequenten Wechselstroms integrierbar sind . Gleichzeitig sind die Elektroden 2a, 2b durch die Verteileranordnungen 3a , 3b auch derart elektrisch miteinander verschaltet , dass alle Elektroden 2a, 2b des Werkstückträgers 1 in einen Plasmastromkreis zum Führen eines hochfrequenten Wechselstroms integrierbar sind .

Zum Einführen des Werkstückträgers 1 in eine Prozes skammer einer PECVD-Anlage weist der Werkstückträger 1 in bevorzugter Weise zwei in Längsrichtung L ausgerichtete Laufschienen 5 auf , die zum Beispiel auf entsprechenden Laufrollen in der Prozesskammer laufen können . Im vorliegenden Beispiel sind die Lauf schienen 5 gewichtssparend als Rohre ausgebildet . Die Elektrodenanordnung 2 wird dabei von Füßen 6 auf den Laufschienen 5 abgestützt , wobei die Füße 6 gegenüber den Elektroden 2a, 2b elektrisch isoliert und an den Laufschienen 5 befestigt sind . Im vorliegenden Beispiel sind die Füße 6 klemmend an den Laufschienen 5 befestigt , was ein Auswechseln der Laufschienen 5 erleichtern kann .

Figur 2 zeigt das erste Ende la des Werkstückträgers 1 aus Figur 1 . Darin ist die Verschaltung der Elektroden 2a , 2b der Elektrodenanordnung 2 durch die erste Verteileranordnung 3a erkennbar .

Die erste Verteileranordnung 3a weist im gezeigten Beispiel mehrere elektrisch leitfähige Leitelemente 7 auf , die sich in zwei Reihen 8a, 8b quer zur in Figur 1 angezeigten Längsrichtung, nämlich vorzugsweise über die gesamte Breite des Werkstückträgers 1 , insbesondere der Elektrodenanordnung 2 , erstrecken . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur einige der Leitelemente 7 mit einem Bezugs zeichen versehen . Im gezeigten Beispiel werden Elektroden 2a einer ersten Gruppe von Leitelementen 7 aus der oberen Reihe 8a kontaktiert , während Elektroden 2b einer zweiten Gruppe von Leitelemente 7 aus der unteren Reihe 8b kontaktiert werden . Die Elektroden 2a der ersten Gruppe und die Elektroden 2b der zweiten Gruppe sind dabei quer zur Längsrichtung ( siehe Figur 1 ) abwechselnd angeordnet . D . h . eine Elektrode 2a der ersten Gruppe i st immer benachbart zu Elektroden 2b der zweiten Gruppe angeordnet und andersherum . Mit anderen Worten sind die Elektroden 2a der ersten Gruppe bis auf eine Randelektrode immer zwischen zwei Elektroden 2b der zweiten Gruppe angeordnet und andersherum . Dadurch lassen sich verschiedene Stromkreise im Werkstückträger ausbilden und die Elektroden 2a, 2b j e nach Bestromung der Stromkreise oder angelegter Spannung sowohl zur Erzeugung eines Plasmas als auch zur Erhitzung von Werkstückträgern einsetzen .

Zwischen einigen Leitelementen 7 sind elektrisch isolierende I solierelemente 9 angeordnet , um einen Kurzschluss der Stromkreise zu vermeiden . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur einiger der I solierelemente 9 mit einem Bezugs zeichen versehen .

Die Leitelemente 7 können beispielsweise als Graphitblöcke ausgebildet sein . Die I solierelemente 9 können beispielsweise als Keramikplatten ausgebildet sein . Die Leitelemente 7 und die I solierelemente 9 weisen zweckmäßigerweise j eweils wenigstens eine Befestigungsbohrung (nicht gezeigt ) in Form eines Durchgri f fs auf , die von wenigstens einem, vorzugsweise aus einem isolierenden Material gefertigten, Befestigungsmittel 10 zur Befestigung der ersten Verteileranordnung 3a durchgri f fen ist . Das Befestigungsmittel 10 kann beispielsweise als Schraube oder Gewindestange ausgebildet und, wie beispielhaft in Figur 2 gezeigt , mithil fe einer oder mehrerer Muttern gesichert sein .

Ebenfalls gut sichtbar in Figur 2 sind die Kontaktstellen 4 des Stromanschlusses , die vorzugsweise am ersten Ende la des Werkstückträgers 1 angeordnet sind . Die Kontaktstel len 4 können insbesondere an Leitelementen 7 der ersten Verteileranordnung 3a vorgesehen sein . Die Kontaktstellen 4 weisen vorzugsweise konische Bohrungen 11 auf , in welche beispiel sweise die Kontaktsti fte in einer Prozesskammer eingrei fen können . Insbesondere können die Kontaktstellen 4 als konische Bohrungen 11 in Leitelementen 7 der ersten Verteileranordnung 3a ausgebildet sein . Auch hier sind aus Gründen der Übersichtl ichkeit nicht alle Kontaktstellen 4 und Bohrungen 11 mit einem Bezugszeichen bezeichnet .

Die in Figur 2 nicht sichtbare zweite Verteileranordnung am zweiten Ende des Werkstückträgers ist vorzugsweise zur ersten Verteileranordnung 3a korrespondierend auf gebaut . Die zweite Verteileranordnung weist zweckmäßigerweise ebenfall s Leitelemente 7 und I solierelemente 9 auf , die in parallel verlaufenden Reihen angeordnet sind . Die Leitelemente 7 und I solierelemente 9 können dabei insbesondere derart angeordnet sein, dass sich die nachfolgend in Figur 3 beschriebenen Stromkreise ausbilden .

Figur 3 zeigt ein Beispiel zweier Stromkreise 12 eines Werkstückträgers , der eine Elektrodenanordnung 2 mit mehreren Elektroden 2a, 2b und zwei Verteileranordnungen 3a, 3b aufweist , die an einem ersten Ende la und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende 1b des Werkstückträgers angeordnet sind ( siehe Figur 1 ) . Beide Stromkreise 12 werden hierbei wenigstens aus einer ersten Gruppe von Elektroden 2a und den Verteileranordnungen 3a, 3b des Werkstückträgers gebildet . Die Elektroden 2a der ersten Gruppe sind dabei über Leitelemente 7 der ersten und zweiten Verteileranordnungen 3a, 3b elektrisch in Reihe geschaltet .

Jeder der Stromkreise 12 verläuft von einer Kontaktstelle 4 eines Stromanschlusses der ersten Verteileranordnung 3a zu einer anderen Kontaktstelle 4 des Stromanschlusses . Im hier gezeigten Beispiel verlaufen die Stromkreise 12 j ewei ls von einer äußeren Kontaktstelle 4 zu einer mittleren Kontaktstelle 4 , wobei sich beide Stromkreise 12 dabei die mittlere Kontaktstelle 4 teilen . Über die Kontaktstellen 4 kann der Werkstückträger mit wenigstens einer Strom- und/oder Spannungsquelle verbunden werden .

Die Elektroden 2a der ersten Gruppe sind vorzugswei se j eweils von einem Leitelement 7 der ersten Verteileranordnung 3a und einem Leitelement 7 der zweiten Verteileranordnung 3b kontaktiert . Die die Elektroden 2a der ersten Gruppe kontaktierenden Leitelemente 7 der ersten und zweiten Verteileranordnung 3a, 3b sind dabei in zwei oberen Reihen 8a angeordnet ( siehe Figur 2 ) . An einer Kontaktstelle 4 bereitgestellter elektrischer Strom fließt somit mäandernd durch den Werkstückträger, insbesondere durch die Elektrodenanordnung 2 . mit anderen Worten fließt bereitgestellter elektrischer Strom in j edem der Stromkreise 12 zwischen dem ersten Ende la und dem zweiten Ende 1b des Werkstückträgers hin und her .

Die Elektroden 2b einer zweiten Gruppe sind vorzugsweise analog zu den Elektroden 2a der ersten Gruppe über Leitelemente (nicht gezeigt ) der ersten und zweiten Verteileranordnung 3a, 3b verschaltet , nämlich elektrisch in Reihe . Die die Elektroden 2b der zweiten Gruppe kontaktierenden Leitelemente können dabei in unteren Reihen ( siehe Figur 2 ) angeordnet sein, so dass die erste und zweite Gruppe separat voneinander elektrisch kontaktierbar ist . Die Elektroden 2b der zweiten Gruppe bilden zusammen mit den zwei Verteileranordnungen 3a, 3b vorzugsweise zwei weitere Stromkreise (nicht gezeigt ) . Bei anschließen einer Hei zspannungsquelle , zum Beispiel einer Wechselspannungsquelle zur Bereitstellung niederfrequenter Wechselspannung, können die Elektroden 2a, 2b in den insgesamt vier Stromkreisen als Hei zwiderstände genutzt werden . Die Stromkreise 12 können daher auch als Hei zstromkreise bezeichnet werden .

Wie in Figur 3 gezeigt sind die Elektroden 2a der ersten Gruppe und die Elektroden 2b der zweiten Gruppe in der gezeigten Draufsicht abwechselnd nebeneinander angeordnet . Wenn die Elektroden 2a der ersten Gruppe und die Elektroden 2b der zweiten Gruppe mit hoher Frequenz auf unterschiedliche Potenziale gebracht werden, können zwischen den Elektroden 2a, 2b hochfrequente elektrische Felder und damit auch ein Plasma in einem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas erzeugt werden . Dazu kann beispielsweise eine hochfrequente Wechselspannung zwischen den Kontaktstellen 4 , die an Leitelementen 7 der ersten Verteileranordnung 3a aus der oberen Reihe 9a vorgesehen sind, und Kontaktstellen, die an Leitelementen der ersten Verteileranordnung aus der unteren Reihe vorgesehen sind, angelegt werden . Durch diese Kontaktierung können die mehreren (Hei z- ) Stromkreise 12 Teil eines Plasmastromkreises werden .

Figur 4 zeigt ein Beispiel eines Systems 50 zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung . Das System 50 weist eine Schaltvorrichtung 51 mit mehreren Schalteranordnungen 52a, 52b, eine Plasmaspannungsquelle 53 zum Bereitstellen hochfrequenter elektrischer Wechselspannung, wenigstens eine Hei zspannungsquelle 54 zum Bereitstellen niederfrequenter elektrischer Wechselspannung und einen Werkstückträger 1 auf . Der Werkstückträger 1 ist vorzugsweise sowohl zum Erzeugen eines Plasmas aus einem den Werkstückträger 1 umgebenden Prozessgas sowie zum Aufhei zen der Umgebung des Werkstückträgers 1 auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur eingerichtet . Das System 50 weist dazu zweckmäßigerweise auch eine Prozesskammer zur Aufnahme des Werkstückträgers 1 , ein Gaseinspeisungssystem zum Einleiten des Prozessgases in die Prozesskammer sowie ein Gasausleitungssystem zum Erzeugen eines Vakuums in der Prozesskammer auf . Diese letztgenannten Komponenten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 4 nicht dargestellt .

Das System 50 ist in bevorzugter Weise derart ausgebildet , dass bei der Aufnahme des Werkstückträgers 1 in der Prozesskammer eine elektrische Verbindung zwischen der Plasmaspannungsquelle 53 oder der wenigstens einen Hei zspannungsquelle 54 und dem Werkstückträger 1 , und zwar bevorzugt über die Schaltvorrichtung 51 , hergestellt wird . Der Werkstückträger 1 kann zu diesem Zweck beispielsweise einen Stromanschluss mit mehreren Kontaktstellen 4 aufweisen, die durch in der Prozesskammer angeordnete Kontaktsti fte kontaktierbar sind . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine der Kontaktstellen 4 mit einem Bezugs zeichen versehen .

Die Schaltvorrichtung 51 ist vorzugsweise dazu eingerichtet , zunächst die wenigstens eine Stromquelle 54 mit dem von der Prozesskammer auf genommenen Werkstückträger 1 elektrisch zu verbinden, beispielsweise durch Schließen einer ersten Schalteranordnung 52a . Die Schaltvorrichtung 51 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, durch Herstellen dieser elektrischen Verbindung den Werkstückträger 1 in wenigstens einen Hei zstromkreis zum Führen von niederfrequenten Wechselstrom zu integrieren . Die Schaltvorrichtung 51 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass bei Schließen der ersten Schalteranordnung 52a ( i ) niederfrequenter elektrischer Wechselstrom zwischen zwei Polen 54a, 54b der wenigstens einen Hei zspannungsquelle 54 durch eine erste Gruppe von Elektroden 2a einer Elektrodenanordnung des von der Prozesskammer auf genommenen Werkstückträgers 1 und ( 11 ) niederfrequenter elektrischer Wechselstrom zwischen zwei weiteren Polen 54c, 54d der wenigstens einen Hei zspannungsquelle 54 durch eine zweite Gruppe von Elektroden 2b der Elektrodenanordnung fließt . Wie in Figur 4 gut erkennbar ist , sind die Elektroden 2a, 2b einer Gruppe j eweils elektrisch in Reihe geschaltet . Mit der im gezeigten Beispiel gezeigten Verschaltung und dadurch, dass zwei Pole 54a und 54c vorgesehen sind, werden vorliegend vier Hei zstromkreise realisiert .

Da die Elektroden 2a, 2b bei geschlossener erster Schalteranordnung 52a als Hei zwiderstände wirken können, ist der Werkstückträger 1 daher in einem ersten Betriebsmodus als Hei zeinrichtung betreibbar .

Die Schaltvorrichtung 51 ist vorzugsweise des Weiteren dazu eingerichtet , die Hei zspannungsstromquelle 54 vom von der Prozesskammer auf genommenen Werkstückträger 1 zu trennen und dafür die Plasmaspannungsquelle 53 elektrisch mit dem Werkstückträger 1 zu verbinden, beispielsweise durch Öf fnen der ersten Schalteranordnung 52a und Schließen einer zweiten Schalteranordnung 52b . Die Schaltvorrichtung 51 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, durch Herstellen dieser elektrischen Verbindung den Werkstückträger 1 in einen Plasmastromkreis zum Führen von hochfrequentem Wechselstrom zu integrieren .

Die Schaltvorrichtung 51 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass bei Schließen der zweiten Schalteranordnung 52b eine hochfrequente elektrische Wechselspannung zwischen den Elektroden 2a der ersten Gruppe und den Elektroden 2b der zweiten Gruppe anliegt . Zu diesem Zweck kann die Schaltvorrichtung 51 insbesondere derart ausgebildet sein, dass bei Schließen der zweiten Schalteranordnung 52b ein erster Pol 53a der Plasmaspannungsquelle 53 mit den Elektroden 2a der ersten Gruppe und ein zweiter Pol 53b mit den Elektroden 2b der zweiten Gruppe verbindbar ist .

Da die Elektroden 2a der ersten Gruppe und die Elektroden 2b der zweiten Gruppe wie in Figur 4 gezeigt abwechselnd angeordnet sind und bei geschlossener zweiter Schalteranordnung 52b somit hochfrequente elektrische Felder zur Erzeugung eines Plasma erzeugen können, ist der Werkstückträger 1 daher in einem zweiten Betriebsmodus als Plasmaeinrichtung betreibbar .

Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Betriebsverfahrens 100 für ein System zur plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung .

In einem Verfahrensschritt S 1 wird ein Werkstückträger des Systems zunächst als Hei zeinrichtung zum Aufhei zen einer Umgebung des Werkstückträgers auf eine zur Gasphasenabscheidung vorgesehene Prozesstemperatur erhitzt . Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine erste Schalteranordnung einer Schaltvorrichtung geschlossen werden, um wenigstens eine Hei zspannungsquelle zum Bereitstellen einer niederfrequenten Wechselspannung mit dem Werkstückträger elektrisch zu verbinden . Insbesondere kann dadurch der Werkstückträger in einen wenigstens einen Hei zstromkreis integriert werden, sodass niederfrequenter elektrischer Wechselstrom als Hei zstrom durch mehrere , in j edem Stromkreis in Reihe geschaltete Elektroden einer Elektrodenanordnung des Werkstückträgers fließt . In einem weiteren Verfahrensschritt S2 kann geprüft werden, ob eine Temperatur des Werkstückträgers oder seiner Umgebung eine vorgegebene Prozesstemperatur erreicht oder überschritten hat . Zweckmäßigerweise wird dazu ein von einem Temperatursensor erzeugtes Temperatursignal von einer Steuerungseinrichtung der Schaltvorrichtung verarbeitet . In Abhängigkeit eines Ergebnisses der Prüfung, zum Beispiel wenn die Prozesstemperatur erreicht oder überschritten ist , wird in einem weiteren Verfahrensschritt S3 vorzugsweise der Werkstückträger als Plasmaeinrichtung zum Erzeugen eines Plasmas aus einem den Werkstückträger umgebenden Prozessgas betrieben . Wenn die Prozesstemperatur (noch) nicht erreicht oder überschritten ist , kann der Werkstückträger weiter in Verfahrensschritt S 1 als Heizeinrichtung verwendet werden .

Im Verfahrensschritt S3 kann beispielsweise die erste Schalteranordnung geöf fnet und eine zweite Schalteranordnung der Schaltvorrichtung geschlossen werden, um die wenigstens eine Hei zspannungsquelle vom Werkstückträger zu trennen und dafür eine Plasmaspannungsquelle zum Bereitstellen einer hochfrequenten Wechselspannung mit dem Werkstückträger elektrisch zu verbinden . Insbesondere kann dadurch der Werkstückträger in einen Plasmastromkreis integriert werden, sodass die hochfrequenter Wechselspannung zur Erzeugung eines Plasmas zwischen zwei Elektrodengruppen anliegt .

Bezugs zeichenliste

Werkstückträger la, 2b Ende

Elektrodenanordnung

2a, 2b Elektrode

3a, 3b Verteileranordnung

Kontaktstelle

Lauf schiene

6 Fuß

Leitelement

8a, 8b Reihe

I solier element

10 Befestigungsmittel

11 Bohrung

12 Stromkreis

50 System

51 Schalt Vorrichtung

52a, 52b Schalteranordnung

53 Plasmaspannungsquelle

53a, b Pol

Hei zspannungsquelle

54a-d Pol

100 Betriebs verfahren

S 1-S3 Verfahrensschritt