用于支承架的基板支承元件制造技术

用于供热处理基板用的支承架的已知基板支承元件具有用于基板的支撑表面。在此基础上，为设计容许尽可能均匀地加热基板的基板支承元件，本发明专利技术提出，该基板支承元件是包含第一复合组分及第二复合组分的复合体，其中该第一复合组分具有在0.5W/(m·K)至40W/(m·K)范围内的导热率且该第二复合组分具有在70W/(m·K)至450W/(m·K)范围内的导热率。

Base plate support element for support frame

A known substrate support element for a support frame for a heating treatment substrate has a support surface for the substrate. On this basis, in order to design a substrate supporting element that allows for the uniform heating of the substrate as far as possible, the invention proposes that the substrate supporting element is a composite comprising the first composite component and the second composite component, in which the first composite component has thermal conductivity in the range of 0.5W/(m.K) to 40W/(m.K) and the second composite component has thermal conductivity in the range of 70W/(m.K) to 450W/(m.K). \u3002

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于支承架的基板支承元件
本专利技术涉及用于对基板进行热处理的支承架的基板支承元件，该基板支承元件包含用于基板的支撑表面。此外，本专利技术涉及用于热处理基板的支承架以及用于辐照基板的装置。在本专利技术的意义上的支承架用于撑托多个基板，尤其用于撑托半导体片(晶圆)。支承架的常见应用是在半导体或光伏工业中热处理硅晶圆。已知的支承架包含多个基板支承元件，在所述基板支承元件上各自可放置一个基板。为此，基板支承元件通常配备有支撑表面，该支撑表面例如呈凹陷部的形式。
技术介绍
在硅晶圆的生产及处理期间，使硅晶圆周期性地经受热处理。为了进行热处理，在大多数情形下使用红外发射体作为能源。硅晶圆是包含顶侧及底侧的薄盘形基板。若红外发射体被分配给基板的顶侧和/或底侧，则实现所述基板的良好均匀的热处理。但这样做的前提是：在待辐照晶圆的上方和/或下方存在相当大的结构空间。若将多个晶圆布置于一个支承架中且将装备有晶圆的支承架进给至热处理，则在晶圆的热处理中达成较高生产量。这样的支承架通常是垂直架；其基本上由顶部及底部的限制板组成，所述限制板藉助多个切缝的横杆彼此连接。在用半导体技术处理晶圆期间，所述支承架例如用于炉、涂覆设施或蚀刻设施中，但也用于晶圆的运输及储存。这样的支承架自例如DE202005001721U1已知。然而，该支承架的缺点是，因为在支承架所撑托的晶圆之间仅留有极少的结构空间，这导致红外发射体必须布置至支承架侧面。这样的布置导致晶圆边缘与晶圆中部相比必定被更强烈地辐照。对晶圆的不均匀辐照会损害晶圆的质量。此外，处理时间取决于至晶圆(包括其中部区域在内)达到所选温度为止持续了多长时间。因此，从侧面辐射晶圆也伴随着较长的处理时间。此外还已知包含呈搁板系统形式的多个层面的支承架。在所述支承架中，各个层面上各自放置一个或多个基板(晶圆)。此类型的支承架可以设计成一件式或多件式的，例如可设有保持在一个保持框中的多个支承元件，每一支承元件分别形成单独的层面。在搁板系统类型的支承架中，藉助两种机制进行热供应，即，一方面，直接藉由辐照基板来进行，且另一方面，间接藉由各个搁板层面的热传递来进行。然而，原则上，在使用搁板式的架子时也出现如下问题：红外发射体必须布置至架子侧旁，这通常导致基板温度分布不均匀。
技术实现思路
因此，本专利技术的技术目标是，设计容许尽可能均匀地加热基板的用于支承架的基板支承元件。此外，本专利技术的目标是，设计容许尽可能均匀地加热基板的支承架和/或辐照设施。就基板支承元件而言，该目标基于上文所提及类型的基板支承元件根据本专利技术通过下述方式来解决：基板支承元件是包含第一复合组分及第二复合组分的复合体，其中该第一复合组分具有在0.5W/(m·K)至40W/(m·K)范围内的导热率且该第二复合组分具有在70W/(m·K)至450W/(m·K)范围内的导热率。用于热处理基板的基板支承元件通常由单一均匀材料制成，该单一均匀材料的特征基本上在于其良好温度稳定性及良好耐化学性。尤其在半导体生产中，半导体结构元件的产量及电性能主要取决于在半导体的生产期间可达到的防止半导体材料被杂质污染的程度。这样的污染可由例如所使用的装置引起。在由单一材料制成的惯用基板支承元件中，在侧向辐照时通常观察到置于所述基板支承元件上的基板的温度差异。原因是，所述基板支承元件包含边缘区域及中部区域，其中基板支承元件中面向辐照源的边缘区域较例如中部区域被更强烈地加热。基板支承元件的随之而来的温度差异也反映在基板温度中。根据本专利技术，基板支承元件是包含至少两个在其导热率方面有差异的复合组分的复合体。在此，第一复合组分具有在0.5W/(m·K)至40W/(m·K)范围内的导热率且第二复合组分具有在70W/(m·K)至450W/(m·K)范围内的导热率。导热率也称为导热系数，其应理解为特定于物质的物理参数；其是由材料内部的热传导引起的热传递的量度。温度差异的存在是热传导的先决条件。基于在金属中藉助传导电子能良好地传输热能，金属通常具有良好导热率。下表1以示例性方式列出一些材料的导热率。表1为在基板上达成尽可能均匀的温度分布，复合组分选择为使得其谋求温度平衡。在最简单情形下，基板支承元件中经受相对较高的辐照强度且预计高温的区域由第一复合组分制成，而预计低温的区域由第二复合组分制成。由于基板支承元件中预计低温的区域由具有较高导热率的第二复合组分制成，故热能可易于传输至所述区域中且在那里均匀地分布，例如自边缘区域传输至中部区域。基板支承元件中由第一复合组分制成的区域虽然暴露于高能量输入之下，但能量的直接转移被第一复合组分的低导热率抑制。由于本专利技术的基板支承元件是复合体，可借助第二复合组分将引入第一复合组分中的热能尽可能均匀地分布至整个基板支承元件，由此同时减少基板上高温区域的出现。复合组分的物质性质及几何形状对于复合体的性质至关重要。尤其是，尺寸效应常常起作用。第一复合组分及第二复合组分以材料结合方式或形状锁合方式或该两者的组合来连接。由于由第一复合组分或第二复合组分制成的支撑表面区域的大小、形状及数量取决于辐照的类型、尤其是辐照功率、辐照源与待辐照的基板之间的距离，故有利的是，这些有规律地适配于辐照情形。本专利技术基板支承元件的优选设计方案规定，支撑表面由第二复合组分制成，且由第一复合组分制成的边缘区域毗邻支撑表面。由第二复合组分制成的支撑表面由于其良好导热率而促成均匀的基板温度。由于支撑表面至少部分地被由第一复合组分制成的边缘区域围绕，故——例如在侧面上——引入基板支承元件中的热能由于第一复合组分的相对较低的导热率而初始被储存在边缘区域中，以便然后藉助第二复合组分朝向支撑表面的方向传输并均匀地分布在该支撑表面中。支撑表面可完全或部分地被边缘区域围绕。在最简单情形下，边缘区域仅分配至直接暴露于热输入的一侧，例如分配至基板支承元件的面向辐照源的侧。完全围绕支撑表面的边缘区域已经证实同样有利。在此情形下，边缘区域用作能量储存器，藉助其能量可被储存且被均一地提供用于加热支撑表面。藉由由第二复合组分制成的支撑表面确保能量传输。已证实在这方面尤其有利的是，使支撑表面由具有顶侧及底侧且由第二复合组分制成的盘形支撑元件形成，且使边缘区域至少部分地与支撑元件的顶侧和/或底侧重迭。由于边缘区域与支撑元件的重迭，第一复合组分与第二复合组分之间的接触区域被扩大，使得自第一复合组分至第二复合组分的尤其高效的热传递成为可能。在另一也优选的本专利技术基板支承元件的设计方案中，支撑表面包含第一复合组分及第二复合组分。惯用基板支承元件由单一材料制成，使得支撑表面由与支承元件相同的材料组成。置于该基板支承元件上的基板在辐照之后通常显示出温度差异。在此，尤其是基板及基板支承元件的面向辐照源的侧较例如其中部区域被更强烈加热。相反，已证实尤其有利的是，在本专利技术的基板支承元件中提出改良的支撑表面，其物理性质适配于支撑表面及可能置于该支撑表面上的基板的侧向辐照。在最简单情形下，支撑表面中预计低的相应基板温度的区域由具有较高导热率的第二复合组分制成。这通常适用于例如支撑表面的中部区域。若支撑表面在此区域中具有良好导热率，则热能可易于传输至此区域中且均匀地分布在此区域中，例如自边缘区域传输至中部区域中。优选地，支撑表面中由于其相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对基板(300)进行热处理的支承架(100)的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，所述基板支承元件具有用于基板(300)的支撑表面(108；503；523；543；563；601)，其特征在于，所述基板支承元件(101；500；520；540；560；600)是包含第一复合组分和第二复合组分的复合体，其中，该第一复合组分具有在0.5W/(m·K)至40W/(m·K)范围内的导热率，而该第二复合组分具有在70W/(m·K)至450W/(m·K)范围内的导热率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.20 DE 102016111236.41.一种用于对基板(300)进行热处理的支承架(100)的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，所述基板支承元件具有用于基板(300)的支撑表面(108；503；523；543；563；601)，其特征在于，所述基板支承元件(101；500；520；540；560；600)是包含第一复合组分和第二复合组分的复合体，其中，该第一复合组分具有在0.5W/(m·K)至40W/(m·K)范围内的导热率，而该第二复合组分具有在70W/(m·K)至450W/(m·K)范围内的导热率。2.如权利要求1所述的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，其特征在于，支撑表面(108；503；523；543；563；601)由第二复合组分制成，由第一复合组分制成的边缘区域毗邻该支撑表面(108；503；523；543；563；601)。3.如权利要求1所述的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，其特征在于，支撑表面(108；503；523；543；563；601)包含第一复合组分和第二复合组分。4.如前述权利要求中任一项所述的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，其特征在于，第一复合组分在20℃下具有至少0.7kJ/(kg·K)的比热容，优选地在20℃下具有在0.7kJ/(kg·K)至1.0kJ/(kg·K)范围内的比热容。5.如前述权利要求中任一项所述的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，其特征在于，第一复合组分的质量与第二复合组分的质量彼此协调成，使得第一复合组分的热容量大于第二复合组分的热容量。6.如前述权利要求1或3至5中任一项所述的基板支承元件(101；500；520；540；560；600)，其特征在于，支撑表面(108；503；523；543；563；601)包括包含该第一复合组分的第一区(I,III)和包含该第二复合组分的第二区(II,IIa,IIb)。7.如权利要求6所述的基板支承元件(101；50...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·皮埃拉，L·冯里韦尔，
申请(专利权)人：贺利氏特种光源有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE