(57)【要約】【課題】プロセスチャンバに導入され熱分解反応を行う反応ガスを用いてプロセスチャンバ内の1または複数の結晶基板の上に結晶層を蒸着する装置を提供する。【解決手段】片面から加熱可能な搭載プレート２を具備しかつ該搭載プレート上に少なくとも１つの基板ホルダ９と基板ホルダを取り囲む少なくとも１つの補償プレートとが載置されることにより水平ギャップ３を形成し、補償プレート４の局所的表面温度に影響を及ぼすために、ガス流の方向における前記基板ホルダの上流側において水平ギャップ３のギャップ高さを変化させるかまたは局所的に異なるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバ（１）に導入され熱分解反応を行う反応ガスを用いてプロセスチャンバ（１）内の1または複数の結晶基板の上に結晶層を蒸着する装置であって、
片面から加熱可能な搭載プレート（２）を具備しかつ該搭載プレート上に少なくとも１つの基板ホルダ（９）と該基板ホルダを取り囲む少なくとも１つの補償プレートとが載置されることにより水平ギャップ（３）を形成し、
前記補償プレート（４）の局所的表面温度に影響を及ぼすために、ガス流の方向における前記基板ホルダの上流側において前記水平ギャップ（３）のギャップ高さを変化させるかまたは局所的に異なるようにすることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記ギャップ高さを規定する少なくとも１つのスペーサ（５，６）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つのスペーサがピン（７）上に嵌合するディスク（５）またはスリーブ（６）であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ピン（７）が前記搭載プレート（２）若しくは前記補償プレート（４）に接続固定されるか、または前記ピンに嵌合する前記スリーブ（６）が他のプレート（２，４）のいずれかのスロット（８）に係合することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
複数の、好適には３つであるピン（７）の各々が、共通の中心（Ｚ）に沿ったスロット（８）内に係合することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ギャップ高さがくさび状に延在することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記補償プレート（４）の下面（４’）がその上面（４”）に対して傾斜して延びていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記傾斜して延びる下面（４’）に連続する前記スロット（８）の底部（８’）が前記補償プレート（４）の上面（４”）または前記搭載プレート（２）の上面（２’）に対して平行に延びることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項９】
前記搭載プレート（２）の上面（２’）から延在する前記ピン（７）に装着される前記スリーブ（６）が、前記スロット（８）の底部（８’）上で支持されるか、または前記スロット（８）の周縁を支持する前記ピン（７）により貫通されるディスク（５）上で支持されることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項１０】
前記スペーサ（５，６）が、熱伝導性が低くかつ／または前記反応ガスに対する耐性が高い材料からなるか、またはサファイアからなることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項１１】
前記補償プレート（４）が、水晶、SiCまたは、PBN、TaC若しくはSiCでコーティングされたグラファイトからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
中央補償プレート（４）が複数の前記基板ホルダ（９）を部分的に囲み、該基板ホルダがリング状の搭載プレート（２）に対して回転可能であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記搭載プレート（４）がリング状でありかつその縁部の下面が中央支持プレート（１０）と係合することにより下側から支持され、該支持プレート（１０）上に設置され締結ロッド（１２）の作用を受ける締結プレート（１１）が該搭載プレート（２）の縁部上で支持されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記搭載プレート（２）が回転駆動され、かつガスクッション上にそれぞれ載置された回転可能な前記基板ホルダ（９）が該ガスクッションを形成するガス流により回転駆動されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスチャンバに導入され熱分解反応を行う反応ガスを用いてプロセスチャンバ内の1または複数の結晶基板等の上に結晶層を蒸着する装置であって、片面から加熱可能な搭載プレートを具備しその上に少なくとも１つの補償プレートを載置しつつ水平ギャップを形成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの装置は、特許文献１に記載されている。記載された装置はプロセスチャンバを有する。そのプロセスチャンバは回転対称に形成されている。多数の反応ガスが、プロセスチャンバの天井部の中心に設けられたガス入口部材を通してプロセスチャンバ内に導入される。そこで、反応ガスは熱分解により分解される。このために必要な温度を得るために、プロセスチャンバの少なくとも底部または天井部が加熱される。これは、赤外線放射または講習はにより行うことができる。
【０００３】
プロセスチャンバの底部はリング状の搭載プレートを有する。個々の基板ホルダは、搭載プレート上に載置されており、ガス流を用いたガスクッション上で回転駆動される。基板ホルダは搭載プレートの凹部に装着される。搭載プレート上では、基板ホルダを取り囲む領域に補償プレートが載置されている。
【特許文献１】独国特許公開第10043600号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、簡易な方法で、特に流れの方向における基板ホルダの上流側において、補償プレートの表面温度をプロセスの要求に適応させる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、特許請求の範囲に特定される本発明により実現される。
【０００６】
請求項１は、補償プレートの局所的表面温度に影響を与えるために水平ギャップのギャップ高さを変化させるかまたは局所的に異なるようにする。この結果、その表面温度を、搭載プレートの温度分布とは独立して設定することも可能である。水平ギャップのギャップ高さを変化させるため、その高さが特にスペーサにより規定される。ギャップ高さは、スペーサの適切な選択により設定することができる。スペーサを装着するためにピンを設けてもよい。例えば、ピンは搭載プレートへ接続固定される。そしてスペーサディスクまたはスペーサスリーブはそのピン上に設置できる。それらのピンまたはスリーブは個々のプレートのスロットに係合してもよい。例えば、ピンが搭載プレートの孔に挿入固定される場合、そのピンの自由端は、補償プレートのスロットに係合してもよい。これにより、補償プレートと搭載プレートの異なる熱膨張を相殺することが可能となる。多数のスペース形成手段を設けることが好適である。特に３つのスペース形成手段を設けることが好適である。各スペース形成手段はピンにより保持される。各ピンはスロット内に挿通される。この場合のスロットは中心に対して星の形状で延びている。
【０００７】
局所的に異なるギャップ高さは、補償プレートの上面に対して傾斜して延在する下面により形成できる。これにより、くさび形のギャップを得ることができる。熱伝導がギャップ高さに依存するため、補償プレートにおいて最もギャップ高さの大きい領域は最も熱を供給され難い。従って、その表面におけるこれらの部分は、ギャップ高さが小さい表面領域よりも加熱され難い。下面が傾斜して延在する補償プレートの場合、スペーサスリーブによりスペーサを形成することが好適である。スペーサスリーブは、この場合スロットの底部上で支持される。これらの底部は補償プレートの上面に平行に延在する。補償プレートはコーティングされてもよい。そのコーティングはPBN、SiCまたはTaCでよい。補償プレートもまたSiCから形成してもよい。好適には、それらが水晶、グラファイトまたはコーティンググラファイトから形成される。そのコーティングは、反応ガスに対して不活性な材料から形成すべきである。
【０００８】
本発明による装置が、周縁において弧状切り欠きを具備する中央補償プレートを有することが有用である。これらの弧状周縁は、回転駆動される円形ディスク形状の基板ホルダに対してギャップを形成する。搭載プレートは、リング状でもよい。そのリングの中心には、支持プレートと締結プレートとがある。支持プレートは支持部材上に載置される。締結ロッドは締結プレートの中心に対して作用する。構造に関する限り、特許文献１の表現を引用する。
【０００９】
本発明により提供される本装置の構造は、基板ホルダの近傍における補償プレートの表面温度が基板ホルダの表面温度より遙かに高くなることを防止することができる。局所的ギャップ高さを適切に選択することにより特定の温度勾配を設定することも可能である。補償プレート、特にコーティングされた補償プレートは交換可能な手段であり、例えばアンモニア等のグラファイトを劣化させるガスを用いるとき簡単な方法で交換することもできる。プロセスパラメータが変化した場合、スペース形成手段を交換することにより適応させることができる。本発明による装置を用いれば、反応炉内のリング状基板ホルダ上において内側から外側へ向かって上昇する温度勾配が形成される状況を実現することも可能である。このような温度勾配は、搭載プレートや補償プレートを損傷させる応力を誘起することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
搭載プレート２上に載置された補償プレート４、１３を用いることにより、補償プレート４と搭載プレート２の間の水平ギャップ３における熱伝導抵抗を変化させることができる。特に、プロセスチャンバ１の中心からプロセスチャンバ１の周縁まで、ガスフローの方向における基板の上流側において変化させることができる。これにより、覆っている補償プレート４の上面４”上の温度をその下に位置する搭載プレート２の温度とは独立に変化させることができる。この熱伝導抵抗の変化は、特に搭載プレート２と補償プレート４の間の距離、すなわち水平ギャップ３のギャップ高さにより可能となる。この距離は、絶縁するスペース形成手段５、６により規定される。このスペース形成手段はディスク５またはスリーブ６の形態であり、セラミック、水晶またはサファイアから形成できる。図３の実施例においては、水平ギャップ３は実質的に均一なギャップ高さを具備してもよい。そして、スペーサディスク５は搭載プレート２の上面２’上に載置され、補償プレート４の下面４’を支持する。しかしながら、図５及び図６に示すように、ギャップ高さもまた局所的に変化してもよい。水平ギャップ３のギャップ高さは、スペーサディスク５及びスペーサスリーブ６を交換することにより変えることができる。
【００１１】
図１〜図４に示した実施例は、回転対称なプロセスチャンバ１を有する。反応ガスは、符号１６でのみ示される入口部材（詳細な構造は特許文献１を参照されたい）を通してプロセスチャンバの中央に導入される。入口部材１６は、プロセスチャンバ１の天井部１５の中央に位置している。
【００１２】
プロセスチャンバ１の底部は、リング状で中心Ｚの周りに設置された基板ホルダ９により形成される。基板は、これらの基板ホルダ９上に載置できる。個々の基板ホルダ９同士の間に介在する空間は補償プレート４、１３により充填される。実施例においては、中心補償プレート４が設けられる。実施例においては、単一の中心補償プレート４のみが存在する。それは、５個の周辺補償プレート１３全体で結合される。特に図２から明らかな通り、中心補償プレート４は、リング状の搭載プレート２の上方に延在し、ガスのギャップ３を形成している。搭載プレート２のリング状の凹部は締結プレート１１により充填される。締結ロッド１２は締結プレート１１に対して作用する。締結プレート１１の周縁は、この場合、搭載プレート２の頸部１８上で支持され得る。頸部１８は、支持プレート１０の周縁部上に載置され、締結プレート１１に対して平行に延在する。環状支持プレート１０は、支持部１７上に支持される。
【００１３】
搭載プレート２の下には、グラファイトからなる高周波ヒーターのコイル２０が配置され、搭載プレートを加熱する。搭載プレート２内にはガスダクト（図示せず）も存在し、それを通してガス流が流れることによりガスクッション１９を形成する。そのガスクッション上に基板ホルダ９が浮遊している。ガスクッション１９を形成するガスの流れは、基板ホルダ９の自転も生じる。搭載プレート２はその軸について回転駆動可能である。
【００１４】
個々の基板ホルダ９同士の間の領域には、ピン７が搭載プレート２の上面２’から延在している。スペーサディスク５はピン７の上に嵌合される。補償プレート４の下面４’はスペーサディスク５上に載置される。水平ギャップ３のギャップ高さは結果的にスペーサディスクの材料の厚さにより規定される。ピン７の自由端はスペーサディスク５の上面を超えて突出し、補償プレート４の下面４’に設けられたスロット８内に突出している。図１に示す５個のスロットは補償プレート４の中心Ｚに対して星の形状に延びている。補償プレート４がスロットを３個だけ具備すれば十分である。これら３個のスロット８及び対応するピン７を用いて、搭載プレート２に対する補償プレート４の位置が規定される。異なる熱膨張率が相殺される。
【００１５】
図５及び図６に示した実施例においては、流れの方向における基板ホルダ９のすぐ上流側に位置する補償プレート４が、リングとして形成される。これら２つの実施例においては、リング状の補償プレート４の下面４’は、上面４”に対して傾斜して、または搭載プレート２の上面２’に対して傾斜して延びる。これは、くさび形の水平ギャップ３を形成する。異なるギャップ高さにより、加熱された搭載プレート２から補償プレート４への熱伝導に差異が生じる。そしてその結果、補償プレート４の表面温度に差異が生じる。補償プレート４の上面４”と基板ホルダ９の上面”は、好適には互いに同一直線上にある。リング状の補償プレート４の内部空間には、補償プレート２１が存在し、これはスペーサ５を用いて上述のように締結プレート１１から垂直方向の距離をもって保持される。
【００１６】
水平ギャップ３の高さは、リング状補償プレート４の場合、スペーサスリーブ６により規定される。このようなスペーサスリーブ６は絶縁材料からなり、その一端が搭載プレート２の上面２’上で支持され、他端がスロット８の底部８’上で支持される。それによりピン７は、スペーサスリーブ６の中心孔を部分的にのみ通っている。スロット８の底部８’は、搭載プレート２の上面２’に対して平行に、または補償プレート４の上面４”に対して平行に延びている。
【００１７】
図５に示した実施例の場合、水平ギャップ３はガス流の方向に対して傾斜しており、すなわち径方向の内側から外側へ向かって傾斜している。図６に示した実施例の場合、水平ギャップ３は径方向の外側から内側へ向かって傾斜している。
【００１８】
周辺補償プレート１３は、搭載プレート２の上面２’の直上に載置され得る。補償プレート４、１３の材料は、水晶、SiCまたはグラファイトでよい。好適にはTaCまたはSiCでコーティングされたグラファイトである。
【００１９】
図７に示した実施例の場合、３つのスペース形成手段５のみが設けられ、中心に対して１２０°毎の角度となるように設置されている。
【００２０】
本発明に関する全ての特徴が開示された。優先権書類の開示内容も、本願の特許請求の範囲に関するこれらの書類の特徴を含めるために本願の開示に全て統合されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】複数の補償プレートと基板ホルダとを嵌合した搭載プレートの平面図である。（補償プレートと基板ホルダの間のギャップは、明確に図示するために誇張している。実際のギャップはできるだけ狭くすべきである。）
【図２】図１のラインII−IIに沿ったプロセスチャンバの断面図である。
【図３】図２のIIIの拡大詳細図である。
【図４】図３のラインIV−IVに沿った断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例であり、図１のラインII−IIにほぼ沿った拡大詳細図である。
【図６】図５の表現によるさらに別の実施例を示す図である。
【図７】図１の表現によるさらに別の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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