(57)【要約】【課題】  この種の装置を製造技術上及び使用上好ましく改良すること。【解決手段】  本発明は、基板を収容するための１つ以上のサセプタ（７）、プロセス室（２）の底部に形成された回転駆動可能なサセプタホルダ（６）、サセプタホルダ（６）の下方に配置されたヒータ（２２）、及びプロセス室内にプロセスガスを導入するためのガス導入機構（４）と、を備え、基板上に少なくとも１層の膜を堆積する装置に関する。この種の装置を製造技術上及び使用上好ましく改良するため、サセプタホルダ（６）が赤外線及び／又は高周波を実質的に透過させる搭載支持プレート（１４）上に滑ることができるように配置されている。【選択図】図１
2009516075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のサセプタ(７)とプロセス室（２）にプロセスガスを導入するためのガス導入機構(４)とを備え、基板上に少なくとも１層の膜を堆積する装置であって、サセプタ(７)がそれぞれサセプタホルダ(６)のポケット(１０)内であってガス軸受上に配置され、円形のグラファイトプレートからなるサセプタホルダがプロセス室(２)の底部をなし、サセプタホルダ（６）が、装置に回転不能に固定されて割り当てられた搭載支持プレート上を滑るように載せられ、サセプタホルダ(６)と搭載支持プレート（１４）との対向面に、サセプタホルダ（６）の回転軸に対して同心円状の環状チャネルが形成され、このチャネル内に搭載支持プレート（１４）に割り当てられたガス導入口（２０）が開口し、これら（２０）からガスがガス軸受への供給のためにサセプタホルダ（６）に割り当てられたガス管（２８）を介して出てくる装置において、
サセプタホルダ（６）が、回転駆動される回転駆動支持体によって、相互に係合する係合体（２１’２１”）を介して回転するように牽引され、赤外線及び高周波の電磁波を実質的に透過させる搭載支持プレート（１４）の下方にＩＲヒータ又はＲＦヒータが配置されている、ことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
サセプタホルダ（６）が、搭載支持プレート（１４）上のガス滑り軸受上に載せられる、ことを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
環状チャネル（１３）の上の面とポケット（１０）の底部（１０’）とが連通し、駆動ノズル（１１）内にチャネル（２８）が開口している、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
搭載支持プレート（１４）が、ガス供給管（１５、１６、１７）を介して球面頭部材（１８）上に載っている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
サセプタホルダ（６）のプロセス室（２）側の表面上にカバープレート（８）が載り、これ（８）がサセプタ（７）を収容するための円形のポケット（１０）をなす、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項６】
プロセス室（２）において、プロセスガスが径方向に流れる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項７】
サセプタホルダ（６）を搭載支持プレート（１４）上に支持しサセプタ（７）を回転駆動するガス軸受への共通のガス供給を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項８】
搭載支持プレート（１４）が環状支持体（２６、２７）上に載り、これらが装置に連結されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項９】
環状支持体（２６）を有し、この上に搭載支持プレート（１４）が載り、これ（２６）が回転駆動支持体（５）を接近して取り囲む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【請求項１０】
プロセスガスがプロセス室内にチャネル（４’、４”）を介して導入され、これら（４’、４”）がプロセス室の中央に距離をおいて対向して広がったガイドプレート（２３、２４、２５）によって形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を収容するための１つ以上のサセプタ、プロセス室の底部に形成された回転駆動可能なサセプタホルダ、サセプタホルダの下方に配置されたヒータ、及びプロセス室内にプロセスガスを導入するためのガス導入機構と、を備え、基板上に少なくとも１層の膜を堆積する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、特許文献１から知られている。そこには、ＣＶＤ−リアクタが記載され、その反応室内にはプロセス室が設けられ、プロセス室の底部はサセプタホルダによってなり、サセプタホルダは複数のポケット内でそれぞれがガス軸受によって回転駆動可能なサセプタを有する。これらの円板状の各サセプタの上には、プロセス室内で成膜が行われる基板が配置される。サセプタ又はサセプタホルダは、下方から高周波加熱される。このために、リアクタ室内のプロセス室の外側に加熱コイルが設けられている。サセプタ又はサセプタホルダ内に誘導された渦電流によって、プロセス温度の達成に必要とされる熱が発生する。プロセスガスはガス導入機構を介してプロセス室内に導入され、ガス導入機構はプロセス室の中央に設けられ、プロセスガスは径方向外側に移動し、そこで排気口から排気される。ガス軸受にガス支持力と回転力の生成に必要なガスを供給するために、サセプタは垂直孔のみならず水平孔をも有し、このような構成の下でガス軸受のためのガス導入が中央からなされる。
【０００３】
特許文献２には、同様の基板ホルダが記載されている。ここでもまた、サセプタホルダは回転可能に軸支される。これは、支持なしでプロセス室底部に座る。それは、ガス軸受上に浮上し、その限りでは滑るようにも支持されている。しかしながら、装置全体、特にサセプタホルダを収容するためのプレートは、グラファイトからなり、赤外線又は高周波を直接通さない。
【０００４】
特許文献３には、上部と下部とからなるリアクタが記載されている。両方のリアクタ部分は、それら自身の間に部屋を形成し、この中に基板が配置され、基板は対応して形成されたノズルが導入するガスによって軸支される。特許文献４には、同様の装置が記載されている。
【０００５】
特許文献５には、急速加熱処理方式の装置が記載され、この装置において、基板はガス軸受け又は分散した針状突出部上に軸支される。ここでは、基板収容用のサセプタは、狭い意味で設けられていない。基板を支持する部材は、石英からなる。
【０００６】
特許文献６には、ＲＦ加熱可能なリアクタが記載され、この装置において、グラファイトからなるサセプタがグラファイトからなるサセプタホルダの収容凹部内に配置される。
【０００７】
特許文献７には、加熱可能なサセプタブロックが記載され、このブロックは熱線を通さず、このブロック内に凹部が形成され、この凹部内に熱伝導度の高いサセプタが配置される。
【０００８】
特許文献８には、サセプタホルダの凹部内に配置されるサセプタが記載されている。両方の部分は、グラファイトからなる。
【特許文献１】ドイツ国公開第１００４３６００  Ａ１号公報
【特許文献２】米国公開第２００３０１８８６８７  Ａ１号公報
【特許文献３】米国公開第２００５００５１１０１  Ａ１号公報
【特許文献４】米国特許第６８２４６１９  Ｂ１号公報
【特許文献５】米国特許第６００５２２６公報
【特許文献６】米国特許第５２２６３８３公報
【特許文献７】欧州公開第０５１９６０８  Ａ１号公報
【特許文献８】ＷＯ２００５／１２１４１７  Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、この種の装置を製造技術上及び使用上好ましく改良することとして見出される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、特許請求の範囲に記載された発明によって解決される。請求項のそれぞれは、原則課題の独立の解決を示し、他の請求項のそれぞれと組み合わせ可能である。
【００１１】
請求項１は、先ずそして基本的にサセプタホルダがガス軸受上に乗ることを提案している。このために、リアクタに回転不能に固定された搭載支持プレートが設けられる。搭載支持プレートはサセプタホルダと同様に水平に配置され、その結果、水平の滑り面が形成される。搭載支持プレートとサセプタホルダとの間の熱伝導は必要とされない、何故ならば、搭載プレートが実質的に赤外線と高周波を透過させる材料からなるからである。この透過性の結果、搭載支持プレートは、そのままでは、加熱に使用される高周波の電磁波又は赤外線によっては加熱されない。光又は高周波の電磁波のエネルギーはサセプタホルダ内にまで達し、サセプタホルダは公知の態様で加熱される。本発明の他の構成において、サセプタがガス軸受上で滑ることが提案される。このために、搭載支持プレート内にガス管用の開口部が設けられ、この開口を通して、ガス滑り軸受をなすガスが搭載支持プレートとサセプタホルダとの間の間隙に進入可能である。これは、サセプタホルダを搭載支持プレートに対してわずかに持ち上げる。搭載支持プレートはリアクタに回転不能に固定されているのに対し、サセプタホルダは回転可能である。それ(ホルダ)は、例えば回転駆動支持体によって牽引されて回される。それ(ホルダ)は、この回転駆動支持体に対して軸方向にわずかに軸支され、その結果、搭載支持プレートとサセプタホルダとの間にガス間隙が形成可能である。本発明の好ましい構成において、サセプタはポケット内のガス軸受に載る。そのために、ポケットの底部にガス放出ノズルが割り当てられ、これを介して、既知の方法でサセプタの下方にガス軸受が形成可能である。サセプタホルダと搭載支持プレートとの間に広がっている環状チャネルから、ノズルを出て行くガスが出てくる。この環状チャネルは、搭載支持プレートの貫通口を介してガスが溜められる。搭載支持プレートはその貫通口部分で球面頭部材上に載り、球面頭部材にはガス管が割り当てられている。ガス管は石英管からなりＲＦコイル又は加熱ヒータの巻き線を通って突き出すのでもよい。ガス導入機構は、プロセス室の中央に位置する。ガス導入機構によって、サセプタホルダの上方の幾分高い所から、別個のプロセスガスが、プロセス室内に導入されるのでもよい。プロセスガスは、プロセス内を径方向内側から外側に流れる。上方で、プロセス室は、プロセス室カバーによって仕切られる。好ましい構成において、ポケットは、１つ以上のカバープレートからなる。
【００１２】
搭載支持プレートとサセプタホルダとの組み合わせは、サセプタホルダがその回転面内に広がるチャネルを有することを要せず、サセプタホルダの何箇所か、特にサセプタホルダのガス軸受を形成するために、ガスの供給を可能とする。これに応じてまた課題が解決される、即ち、サセプタホルダが搭載支持プレート上に滑るように載り、サセプタホルダと搭載支持プレートとの対向面内において、サセプタホルダの回転軸と同心円状の環状チャネルが形成され、そこ（チャネル）の内で、搭載支持プレートに割り当てられたガス導入口とサセプタに割り当てられたガス放出口とが開口し、ガス導入口を通ってガスが環状チャネルに導入され、ガス放出口を通って、ガスがサセプタホルダのプロセス室側に割り当てられたノズルから出て行くことができる。このガスがサセプタの回転用ではなく他の用途、例えばプロセスガスとして使用される場合、サセプタは、サセプタホルダと同一の材質となるように関連付けられるのでもよい。サセプタは、もって、サセプタホルダの一部をなす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明は、付随の図面を参照してより明らかにされる。実施例は、ＭＯ−ＣＶＤリアクタ１である。図には、本発明の理解のために実質的にリアクタ１の構成部分のみが図示されている。リアクタ１の反応室は、リアクタ壁１’によって密閉されている。リアクタ１内にはプロセス室２が設けられ、プロセス室内ではＣＶＤ−プロセスが生ずる。上方において、水平に伸びるプロセス室２がプロセス室カバー３によって仕切られる。プロセス室２の下方での仕切りは、サセプタホルダ６とその上に載るカバープレート８、９又はサセプタ７を介して実現される。
【００１４】
この種のリアクタ１の構造の詳細については、冒頭の特許文献１を参照されたい、もって、これは内容的に本出願に取り込まれる。
【００１５】
プロセスガスは、ガス導入機構４を介してプロセス室２の中央に導入される。そこには、符号２３、２４、２５で示されたガイドプレートが配置され、これらが互いの間に水平かつ回転対称のガス導入チャネル４’、４”を形成する。ガスの導入は、上方又は下方から可能である。このために、原則的に、従来技術から知られているように、ガス導入機構が使用可能である。
【００１６】
符号５を用いて回転駆動支持体が示されている。この回転駆動支持体５は、図示されない回転駆動手段を介して回転される。この図示されない回転駆動手段は、リアクタ内に設けられるのでも外に設けられるのでもよい。基本的には、回転駆動支持体は、サセプタホルダ６を軸支している。サセプタホルダ６は、基本的には中央に開口部を有する円形のグラファイトプレートからなる。この中央の開口部は、十字状に形成されたノッチを有する。このノッチ内で、回転駆動支持体５の係合体２１”は、係合する。これらの係合体２１”の間に、サセプタホルダ６の係合体２１’が位置する。
【００１７】
サセプタホルダ６は、その下側で搭載支持プレート１４上に載る。搭載支持プレート１４は、高周波を透過させる材料、例えば石英からなる。
【００１８】
搭載支持プレート１４の下方に、板コイル２２状の高周波ヒータが設けられている。また、高周波コイルの代わりに、コイルヒータが設けられるのでもよい。板コイル２２の巻き線を通って、垂直方向に石英管からなるガス供給管１５、１６、１７が突き出る。これらのガス供給管１５、１６、１７の頭部は、それぞれ球面頭部材１８からなる。搭載支持プレート１４は、球面頭部材に対応する収容貫通口を有し、収容貫通口を介して搭載支持プレート１４が球面頭部材１８上に載る。これらの貫通口の中央には、ガス通過口１９、２０が設けられ、これら１９、２０は、搭載支持プレート１４とサセプタホルダ６との間の間隙に開口する。中央のガス供給管１６は、環状チャネル１３内で開口し、これ（１３）は、サセプタホルダ６の下側の溝によって構成されている。この環状チャネル１３からガス管２８が出て行き、これら（２８）が駆動ノズル１１内で開口し、これら（１１）はポケット１０の底部１０’に配置されている。円形断面を有するポケット１０の中央に中心ロッド１２が設けられ、この回りで回転可能にサセプタ７が軸支されている。中心ロッド１２は、不可欠ではなくむしろ単なる補助である。
【００１９】
同様にグラファイトからなる円板状のサセプタ７は、ガス軸受上で動かされる。ガス軸受は、駆動ノズル１１を通って出て行くガスによって形成される。駆動ノズル１１にガスを供給する環状チャネル１３は、ガス供給管１６を通してガスが蓄えられ、これ（１６）は、環状チャネル１３の下方に設けられている。複数のこの種のガス供給管１６が全周に亘って分散して設けられるのでもよい。
【００２０】
プロセス室２の中央近傍のガス供給管１５及びプロセス室２の端近傍のガス供給管１７を通して、キャリアガス、例えば水素がサセプタホルダ６と搭載支持プレート１４との間の隙間に導入され、これ（１４）はサセプタホルダを搭載支持プレート１４に対してわずかに持ち上げる。これによって、ガス軸受が形成される。
【００２１】
上記のポケット１０は、本実施例においてカバープレート８、９から構成され、これら（８、９）は、サセプタホルダ６の上側表面に面で載る。これらのカバープレート８、９の厚さは、サセプタ７の上側の面が、持ち上げられた状態で、カバープレート８、９の上側の面と一致するように調整されている。カバープレート９の径方向外側には、曲げられた部分が設けられてサセプタホルダ６の端部に被さる。
【００２２】
カバープレート８、９は、好ましくは板状のグラファイトからなる。
【００２３】
本発明による構成の結果、ポケット１０内に配置されたサセプタ７用のガス軸受を形成するガスのポケット１０への供給は、サセプタホルダ６内部の水平チャネルなしに、可能である。サセプタホルダは、環状チャネル１３部分のみにおいて不均質である。
【００２４】
搭載支持プレート１４が環状支持体２６、２７上に載り、これら（２６、２７）が筐体と強固に連結されているのでもよい。回転駆動支持体５を接近して取り囲む第１の環状支持体２６は、搭載支持プレート１４の中央の開口側の端部を支持する。大きな直径を有する環状支持体２７は、搭載支持プレート１４の外側の端部で支持する。プロセス室２内で行われる積層プロセスは、ＭＯ−ＣＶＤプロセスである。このために、プロセスガスが、ガス導入機構のチャネル４’、４”を通して導入される。チャネル４’、４”は、平行に距離をおいて対向して広がるガイドプレート２３、２４、２５によって形成されている。チャネル４’、４”の出口は、この結果、シリンダ外壁面状に広がる。チャネル４”に割り当てられている下方の出口から、アルシン、フォスフィン又はアンモニアが出て行く。これらのプロセスガスは、キャリアガスとしての水素又は窒素で希釈されているのでもよい。上のチャネル４’から、有機金属化合物、例えば、アルミニウム化合物、ガリウム化合物又はインジウム化合物が、プロセス室２内に導入される。サセプタ７上に載る図示されない基板上における表面反応を介して、結晶化する３属と５属の元素が、そこで砒化ガリウム若しくは窒化ガリウム又は混晶を堆積するために、分解される。反応生成物並びに使用されない反応成分とキャリアガスが、図示されない側方のガス排気機構を介して排気される。ガス排気は、同様に図示されていない真空ポンプを介して実現可能である。プロセス室の中央からプロセス室２内へのプロセスガス及びキャリアガスの導入は、適合するガス導入システムを介して径方向に行われる。
【００２５】
図２から見て取れるように、ノズル１１は特に螺旋状に伸びたカーブスロット内に開口し、このようにしてサセプタに回転トルクを付与することが企図される。
【００２６】
ガス供給管１６の寸法を調節することによって、他のガス供給管１５、１７を省略できる。この場合、ガスが環状チャネル１３内に導入されることのみが必要である。駆動ノズル１１の開口部は流れに対する抵抗となり、環状チャネル１３が適切な寸法の場合、ガス供給管１６を通って導入されたガスの一部が、駆動ノズル１１を通って流れず、むしろサセプタホルダ６によって形成されたプレートの下に広がり、その結果、ガスがこの間隙内を他の所に流れることなく、このプレート６が搭載支持プレート１４に対して持ち上げられる。ガス軸受をなすガスが、環状チャネル１３からサセプタホルダ６と搭載支持プレート１４との間の間隙内に、基本的に径方向の内側と外側の両方に出て行く。
【００２７】
全ての開示された特徴は、（それ自体が）発明の要部をなす。これでもってまた、同封／添付の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は本願の開示内に十分取り込まれ、また、目的に関しても、本書面の特徴が上記の出願の特許請求の範囲内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】基本的に回転対称に形成された反応室の断面図である。
【図２】ポケット内にサセプタが入れられるサセプタホルダと回転駆動支持体のヘッドとの上面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  リアクタ
１’  リアクタ壁
２  プロセス室
３  プロセス室カバー
４  ガス導入機構
４’、４”  ガス導入チャネル
５  回転駆動支持体
６  サセプタホルダ
７  サセプタ
８、９  カバープレート
１０  ポケット
１０’  ポケットの底
１１  駆動ノズル
１２  中心ロッド
１３  環状チャネル
１４  搭載支持プレート
１５、１６、１７  ガス供給管
１８  球面頭部材
１９、２０  ガス導入口
２１、２１’、２１”  係合体
２２  ヒータ
２３、２４、２５  ガイドプレート
２６、２７  環状支持体
２８  ガス放出口（ガス管、チャネル）
【図１】
2009516075.tif 000003
【図２】
2009516075.tif 000004
【国際調査報告】
2009516075.tif 000005
2009516075.tif 000006
2009516075.tif 000007
2009516075.tif 000008