这种基板处理装置例如从文献de102010000001a1中已知。在其中，诸如硅晶片的平面半导体基板通过加工室被移动到板状基板托架上，以在半导体基板上沉积例如钝化层。为此目的，半导体基板被放置在基板托架的正面，而至少一个板状加热和/或冷却装置被布置成面向基板托架的背面。
在这种基板处理装置中，在基板托架与加热和/或冷却装置之间通常有直接、平面接触，该加热和/或冷却装置例如可以是加热板。然而实际上，该平面接触从未理想地覆盖整个平面，而是因为实际上在基板托架和加热板的表面中的不均匀性，导致通常不能精确地确定的、凹凸不平的而非平面的支撑。因此，在加热装置的情况下，基板托架的加热以及因此置于其上的基板的加热通常集中在个别区域上。这导致基板托架中的非均质的、不均匀的热分布，从而可能在基板托架中形成扭曲和张力，使得其可能变形。此外，基板托架中的不均匀的热分布还导致设置在基板托架正面的至少一个基板的不均匀回火。
因此，本发明的目的是提出一种基板处理装置，其能够实现基板托架中的尽可能均匀的热分布。
该目的根据本发明通过以下方式解决：在基板托架背面和/或回火装置面向该基板托架的表面上设置至少一个间隔元件，以在该基板托架和该回火装置之间形成距离。
因此，根据本发明，在基板托架和回火装置之间设置至少一个间隔元件(即，间隔物)，从而避免基板托架和回火装置之间的直接接触。如此避免了在基板托架中由于骤热而形成的点式过热位置(所谓的热点)。例如可能由于加工公差而导致的基板托架与回火装置之间的距离的非均质性可以借助至少一个间隔元件来补偿。例如，可以提供多个间隔元件的网格(raster)，其精确地补偿了在它们出现的位置处的非均质性。由此，在基板托架与回火装置之间提供尽可能均质的均匀距离。此外，基板托架的厚度方向上的加工公差、至少一个间隔元件的厚度公差以及至少一个间隔元件安装到基板托架和/或基板托架的厚度方向上的回火装置的安装公差的总和相对于间隔元件的厚度较小。该总和优选小于间隔元件的厚度的10％，尤其优选小于间隔元件的厚度的5％。因此，与现有技术不同，基板托架的加热行为不再显著地受到基板托架和间隔元件的上述本地公差影响，而是所述加热行为能够通过至少一个间隔元件的厚度有针对性地进行调节。
回火装置与基板托架之间的热传递因此可以根据周围介质基本上通过对流或热辐射来实现，在一定程度上也可以借助通过至少一个间隔元件的热传导来实现。这保证了到基板托架中的均匀热输入，从而可以实现基板托架中的均质热分布。因此可以避免基板托架的扭曲和位于基板托架上的基板的不均匀回火。此外，基板托架与回火装置之间的热传递被节流。因此，在加热过程的情况下，基板托架的加热被延迟，特别是当将基板托架放置在加热板上时，热冲击通过间隔元件被避免。
根据本发明的间隔元件可以具有不同的几何形状。例如，间隔元件可以被形成为截面是圆形、圆环形、多边形或形成为内部中空的多边形。此外，间隔元件可以具有凹部和/或通孔，使得间隔元件尽可能地少出现在基板托架与回火装置之间的位置，并且不会对回火装置与基板托架之间的热传递产生超过必要的影响。有利地，所述至少一个间隔元件在平行于基板托架背面的延伸方向上具有1mm至50mm、优选5mm至35mm、更优选15mm至25mm的宽度和/或长度。该宽度和/或长度在此涉及间隔元件的连续区域，因此可以特别是通过间隔元件的中断或通过弯曲的边缘来限制。
所述至少一个间隔元件既可以布置在基板托架背面上，也可以布置在回火装置面向基板托架的一侧上。所述至少一个间隔元件可以例如被合并到基板托架背面的表面中和/或回火装置面向基板托架的一侧的表面中，即一体形成的形式。另选地，所述至少一个间隔元件还可以被旋紧到基板托架背面和/或回火装置面向基板托架的一侧上，或者以其它方式紧固地连接到上述表面中的一个。有利的是形成基板托架与间隔元件之间可拆卸的连接，由此可更换所述至少一个间隔元件。其中至少一个间隔元件能自由移动地放在基板托架背面和/或回火装置面向基板托架的一侧的表面上的实施方式也是可能的。例如，可以将一个或更多个间隔垫作为间隔元件放置在回火装置上。
在根据本发明的基板处理装置的特别优选的实施方式中，提供了用于形成基板托架与回火装置之间的距离的多个间隔元件。因此在基板托架与回火装置之间存在许多小间隔元件，由此基板托架与回火装置之间特别是也在基板托架的外部区域中的距离可以保持与基板托架的中心区域中完全一样大。在此，间隔元件的高度(间隔元件利用此高度从基板托架背面和/或从回火装置面向基板托架的一侧突出)优选是相同的，然而为了补偿非均质性也可以是不同的。通过使用多个间隔元件，可以特别均匀地形成基板托架到回火装置的热耦合。
在根据本发明的基板处理装置的有利变型中提供了，所述至少一个间隔元件的材料具有比基板托架的材料更低的导热性。因此，回火装置与基板托架之间的热传递可以通过所述至少一个间隔元件保持较低，并且因此可以在很大程度上防止基板托架和/或基板的点式加热。在这种情况下，当基板的处理例如在气体环境下实现时，基本上通过存在于回火装置与基板托架之间的气垫而实现基板托架的加热。由此，回火装置与基板托架之间的热传递可以通过对流来实现，这导致均匀的热分布。
间隔元件可以例如由至少一种电绝缘材料形成和/或涂覆有至少一种电绝缘材料。电绝缘材料的主要特征在于低导热性。在这种情况下，例如陶瓷、玻璃和/或塑料(诸如聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和/或硅胶)可以考虑作为间隔元件的材料。然而原则上，在本发明中也可以至少部分地由铝、另一种金属材料或碳来形成所述至少一个间隔元件。
间隔元件可以有利地形成为编织物或海绵状，以实现回火装置与基板托架之间的低热传导。另选地，间隔元件或其一部分可以形成为网、型片(matrix)和/或垫。间隔元件可以被设计成覆盖回火装置与基板托架之间的整个区域或部分区域。例如，使用玻璃棉垫或硅胶垫作为间隔元件是可能的。这种垫通常是柔软的和/或可压缩的，因此基板托架与回火装置之间的距离的非均质性可以通过间隔元件的可压缩性在整个表面上得到补偿。
按照根据本发明的基板处理装置的优选开发，所述至少一个间隔元件从基板托架和/或回火装置突出0.1mm到1mm的高度、特别优选为0.2mm到0.5mm(尤其是0.3mm到0.4mm)的高度。因此，在回火装置与基板托架之间形成足够的但是小的距离，使得在气体环境下对流的情况下有效且均匀地实现热传递。同时，例如在真空中的该距离导致不同回火装置之间的基板托架的温度的保持，这是因为通过热传导的热损失被最小化，并且通过热辐射可以仅发生很小的热损失。
在根据本发明的基板处理装置的有利实施方式中，所述至少一个间隔元件具有可变的高度。间隔元件因此可以例如像望远镜一样形成为可缩回且可抽出。此外，间隔元件可以形成为从回火装置和/或从基板托架背面可抽出和/或形成为高度可调和/或被固定。例如，回火装置可以具有至少一个孔或钻孔，间隔元件可以从所述至少一个孔或钻孔伸出，并且间隔元件可以凹进在所述至少一个孔或钻孔中。因此，可以首先通过所述至少一个间隔元件将基板托架放置在远离回火装置的地方(例如，1mm的距离)，从而首先实现基板托架的节流的回火。随后，所述至少一个间隔元件的高度可以被降低(例如降低到约0.3mm)，从而在这之后回火装置与基板托架之间的热传递由于更小的距离而被更有效地实现。因此，首先避免了冲击回火，并随后确保了有效的热传递。
此外有利的是，基板托架由至少一种导电材料形成和/或涂覆有至少一种导电材料。由于导电材料通常具有良好的导热性，回火装置的温度可以借此有利地传递到基板托架上。此外，基板托架的导电性促进了基板托架内的均质热分布，从而基板托架内可能产生的热点可以自行热补偿，并由此避免了基板托架的张力和变形。
另外，基板托架在设计方案中可以用作基板处理装置中的电导体(例如作为电极)。当待处理的至少一个基板应被调整到特定的电位时，这是特别有利的。作为材料，例如可以考虑金属或合金，特别是铝、钛或这些金属的合金。
可取的是选择基板托架正面和基板托架背面之间尽可能高的基板托架的厚度，以避免基板托架由于温度非均质性而导致的隆起的可能性。一方面，基板托架的刚性因此被增加，从而其相比具有较小厚度的基板托架能够更好地承受热感应张力。另一方面，由此改善和加速了基板托架中的热分布，这同样抵制基板托架的隆起。然而，因为增加的基板托架厚度不利地影响基板托架上的加热和/或冷却过程的动力学，基板托架的厚度不应超过最大厚度，因为基板托架的热质量也随着增加的厚度而增加。通过使用基板托架与回火装置之间的至少一个间隔元件，温度非均质性以及由此降低的机械张力可以被减小，并且基板托架的厚度以及因此基板托架的质量和热质量可以被保持在最小值。基板托架的厚度因此与间隔元件的高度相互作用；间隔元件越高，可测得基板托架的厚度越小。基板托架的最小质量还可以使得能够实现用于传输小尺寸基板托架的可能的传输机构。
已经证明当基板托架在基板托架正面与基板托架背面之间具有8mm到21mm、优选10mm到15mm、特别优选11mm到13mm的厚度时是有利的。对于120cm到200cm之间的基板托架的宽度，导致基板托架的厚度和宽度的高宽比为约0.4％至1.8％。对于其它长度和宽度的基板托架，可能导致基板托架的其它有利的厚度。
在根据本发明的基板处理装置的一个特别优选的实施方式中，基板托架背面具有表面改性和/或表面涂层，其中该表面改性和/或表面涂层相比该基板托架的基本材料吸收更多的热辐射。当回火装置与基板托架之间的热传递主要通过热辐射实现时是特别有利的。如果基板托架或其表面由例如铝的金属或金属合金构成，则大部分的热辐射被反射，并且不发生回火装置与基板托架之间的有效的热传递。然而，如果基板托架背面的表面如此作用以使得热辐射能够被良好地吸收，则通过热辐射进行有效的热传递是可能的，这对于在真空中的处理特别重要。
另选地，也可以提供具有比基板托架的基本材料发射更少的热辐射的表面涂层和/或表面改性的基板托架。由此，由于热辐射而发生的基板托架的热损失可以被最小化。例如已经证明如下情况是有利的：基板托架正面被形成为具有小于0.2的相对于黑色辐射体的发射度或吸收度的抛光铝表面，而基板托架背面可以是涂覆黑色的铝表面，在特定情况下为阳极氧化铝表面。因此，基板托架背面可以具有远高于0.5(特别优选大于0.9)的发射度或吸收度。因此，基板托架背面能够有效地吸收由回火装置发射的热辐射，而基板托架正面发射尽可能少的热辐射。
优选地，在基板托架上设置至少一个用于容纳导轨的容纳模块。如此，基板处理装置中的基板托架可沿至少一个方向滑动或移动。这例如能够实现基板处理装置的连续操作模式，其中带有要处理或加工的基板的基板托架连续地移动穿过基板处理室。容纳模块被布置在基板承载区域的外部，即布置在基板托架背面上和/或基板托架的至少一侧。此外，容纳模块可以设置在不同的位置处，例如，容纳模块可以设置在基板托架的至少一个侧外部区域上和/或基板托架背面上的中心区域中。
如已证明特别有利的是，所述至少一个容纳模块通过至少一个连接元件与基板托架相连接，其中，在基板托架与容纳模块之间的连接方向上的连接元件具有比容纳模块更小的横截面和/或更大的长度。通过在连接方向上选择具有较小横截面的连接模块，特别是通过基板托架与容纳模块之间的热传导实现的热传递呈几何级数减小。因此，在至少一个容纳模块的安装位置处的散热体的形成可以被最小化，这又防止了基板托架中的不均匀的热分布。
在根据本发明的基板处理装置的同样有利的实施方式中，所述至少一个容纳模块和/或连接元件由比基板托架的材料具有更低的导热性的材料或复合材料形成。由此，基板托架与容纳模块之间的热传递也被有效地减小，这导致基板托架中尽可能均匀的热分布。因此，针对基板托架和所述至少一个容纳模块和/或所述至少一个连接元件提供不同的材料，从而可以在冷却或加热过程中出现基板托架和所述至少一个容纳模块和/或所述至少一个连接元件的不同的热膨胀或热收缩。其原因是，在针对基板托架、容纳模块和连接元件选择不同的材料的情况下，不但基板托架、容纳模块和连接元件的温度不同，而且热膨胀系数也不同。因此，已经证明有利的是，使容纳模块机械地远离基板托架。这意味着位于基板托架与容纳模块之间的连接元件补偿了基板托架、连接元件本身和容纳模块彼此不同的热膨胀。如果所述至少一个容纳模块例如以导轨的形式形成，则可以借助于至少一个可移动的连接元件将基板托架与所述导轨分离。
下面参照附图更详细地说明本发明的有利实施方式、它们的结构、功能及优点，其中：
图1在平面图中示意性地示出了根据本发明的基板处理装置的实施方式的基板托架，其具有设置在基板托架背面上的单个间隔元件；
图2在平面图中示意性地示出了根据本发明的基板托架的另一实施方式的基板托架，其具有设置在基板托架背面上的多个间隔元件；以及
图3示意性地示出了根据本发明的基板处理装置的实施方式的侧视图，其具有基板托架和回火装置以及布置在它们之间的间隔元件。
在图1中示意性地示出了根据本发明的基板处理装置的实施方式的基板托架1的基板托架背面5的平面图。根据该实施方式，在基板托架背面5上存在恰好一个间隔元件6，其在以横截面示出的示例中被形成为具有四个中断的圆环。在这种情况下，间隔元件6具有对应于基板托架1的边长的大约三分之二的外径。优选地，引起间隔元件6的宽度的间隔元件6的外径和内径之间的差异在1mm到30mm的范围内、特别优选地在10mm到25mm的范围内。
如图1所示，间隔元件6也可以具有凹部和/或中断。间隔元件6可以具有与回火装置2或基板托架1不同的热膨胀。通过间隔元件6的中断以及较小的宽度避免了由于不同的热膨胀而引起的变形。代替一个间隔元件6还可以在基板托架背面5上彼此同心地布置多个圆环形和/或圆弧形的间隔元件6。因此，间隔元件6可以在基板托架1与回火装置2(图1中未示出)之间形成均匀的距离c，从而使得能够实现基板托架1中的均匀温度分布。此外，由于间隔元件导致基板托架1的延迟的回火，因此回火装置2与基板托架1之间的热传递被间隔元件节流。
在图1所示的示例性实施方式中，在基板托架1的两个相反的侧的每一侧上布置两个容纳模块7，每个容纳模块7通过连接元件8连接到基板托架1上。另选地，也可以沿基板托架1的长度使用多于两个的容纳模块7，以避免基板托架1的弯曲，例如可以沿着基板托架1的长度布置八到十个容纳模块7。连接元件8在基板托架1与相应的容纳模块7之间的连接方向a上具有比具有横截面b的容纳模块7更小的横截面b，因此例如可以形成为杆状的或者带状的。此外，在所示的示例中，连接元件8在连接方向a上的长度l大于所属的容纳模块7的长度l。由于连接元件8的这种几何形状，从基板托架1到容纳模块7的热传递被有效地减小。可以在容纳模块7中嵌接导轨或其它传输机构，从而使得基板托架1可以例如移动通过基板加工室。
在图2中以基板托架1的基板托架背面5的平面图示出了根据本发明的基板处理装置的另一实施方式。为了在基板托架1与未在图中示出的回火装置2之间形成均匀的距离c，在基板托架背面5上布置了多个间隔元件6'。间隔元件6'在此分别具有圆形横截面。另选地，可以想到间隔元件6'的其它横截面几何形状，例如具有圆环形、矩形、三角形、八角形或其它多边形、椭圆形或通孔/凹部。此外，容纳模块7和连接元件8具有与参考图1说明的相同的特性和任务。
根据图2的实施方式相对于根据图1的第一实施方式具有如下优点：基板托架1与回火装置2之间的均匀距离c也可以形成在基板托架1的边缘区域中和中心区域中。按照根据图1的实施方式可以想到的是，基板托架1在上述远离间隔元件6的区域中沿回火装置2的方向弯曲，使得回火装置与基板托架1之间的距离c不是在所有的位置都是相同的。这在根据图2的实施方式中得以防止，其中间隔元件6'被布置成均匀地分布在基板托架背面5上，由此到回火装置2的均匀距离c也可以形成在基板托架1的边缘区域中和中心区域中。
作为图1和图2的实施方式的替代，没有进一步设想并因此未在图中单独示出，间隔元件6、6'被布置在回火装置2面向基板托架1的一侧上，而不是基板托架背面5上。
在图3中示出了根据图2的第二实施方式的侧视图。在回火装置2与基板托架1的基板托架背面5之间布置均匀分布的多个具有高度h的间隔元件6'。由此，在回火装置2与基板托架1之间形成均匀的距离c。基板托架1具有在8mm到21mm(优选为10mm到15mm、特别优选11mm到13mm)的范围内的厚度d，这导致基板托架1的足够的刚度，从而使其不会弯曲。基板托架1的更大厚度d(即大于21mm)对于基板4的顺利回火是不利的，因为如此基板托架1的很多材料都必须被回火。对于某些应用情况，基板托架超过21mm的厚度d也可以是有利的，因为相比具有8mm到21mm的厚度d的薄基板托架1(特别是基板托架1的厚度d小于15mm时)，基板托架1如此即使在切断回火后也可以保持设定的温度很长时间。在基板托架1具有大于200cm的长度和/或宽度的情况下，基板托架1大于21mm的厚度d也可以是有利的。
在基板托架1的基板托架正面3上布置有多个基板4。基板4应当与基板托架1处于热平衡，使得基板4可以间接通过回火装置2加热和/或冷却。如此，在基板处理过程中，能够将基板4调整为期望的温度。例如，诸如硅晶片的半导体基板可以作为基板放置在基板托架1上。
连接元件8从基板托架背面5侧向延伸到容纳模块7并且将它们连接到基板托架1上。另选地，也可以想到的是，连接元件8布置在基板托架1的侧面上或者布置在位于基板托架1的基板承载区域之外的另一区域上。在图3所示的实施方式中，连接元件8在基板托架1与相应的容纳模块7之间具有各90°的两个偏转。由此，连接元件8具有比通过沿着连接方向a在基板托架1与相应的容纳模块7之间直接连接所能够实现的更大的长度l。由于连接元件8的增加的长度l，通过连接元件8的热传导减小，由此基板托架1与容纳模块7之间的热传递被最小化。从而避免了在连接元件8的位置处形成基板托架1中的散热体。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于处理基板的基板处理装置，所述基板处理装置具有板状的基板托架(1)和平行于所述基板托架(1)布置的至少一个板状的回火装置(2)，其中，所述基板托架(1)具有用于承载至少一个平面基板(4)的基板托架正面(3)和面向所述回火装置(2)的基板托架背面(5)，其中
在所述基板托架背面(5)处和/或所述回火装置(2)面向所述基板托架(1)的表面上设置至少一个间隔元件(6、6')，用于在所述基板托架(1)与所述回火装置(2)之间形成距离(c)，
其特征在于，
在所述基板托架(1)处设置有用于容纳导轨的至少一个容纳模块(7)。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，设置多个间隔元件(6、6')用于在所述基板托架(1)与所述回火装置(2)之间形成所述距离(c)。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，所述至少一个间隔元件(6、6')的材料相比所述基板托架(1)的材料具有更低的导热性。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述至少一个间隔元件(6、6')从所述基板托架(1)和/或从所述回火装置(2)突出0.1mm到1mm的高度(h)。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述至少一个间隔元件(6、6')具有可变的高度(h)。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板托架(1)由至少一种导电材料形成和/或涂覆有至少一种导电材料。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板托架(1)在所述基板托架正面(3)与所述基板托架背面(5)之间具有8mm到21mm的厚度(d)。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板托架背面(5)具有表面改性和/或表面涂层，其中，所述表面改性和/或表面涂层相比所述基板托架(1)的基本材料吸收更多的热辐射。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述至少一个容纳模块(7)通过至少一个连接元件(8)与所述基板托架(1)连接，其中，所述连接元件(8)在所述基板托架(1)与所述容纳模块(7)之间在连接方向(a)上具有相比所述容纳模块(7)更小的横截面(b)和/或更大的长度(l)。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的基板处理装置，其特征在于，所述至少一个容纳模块(7)和/或所述连接元件(8)由相比所述基板托架(1)的材料具有更低的导热性的材料或复合材料形成。