(57)【要約】  基板支持システム（１４０、２００、３００）は、比較的薄く円形の基板ホルダ（１００）を備え、当該基板ホルダは、その上面と底面との間を延びる複数の通路（１１６、１１８、１２０、２４０、３４０）を有する。基板ホルダ（１００）は、単一の基板支持用棚状部または複数の基板支持用スペーサー羽根（１２４）を含み、当該羽根（１２４）は、基板裏面（１５４）の周縁部を支持するように形成されて、その結果、基板（１６）と基板ホルダ（１００）との間に狭い隙間（１５２）が形成される。羽根（１２４）には、基板ホルダ（１００）が回転すると反応ガスが裏面に堆積しないように角度をつけ得る。中空の支持部材（２２、２０４、３０４）は、基板ホルダ（１００）の裏面（１０６）を支持し得る。中空支持部材（２２、２０４、３０４）は、ガス（例えば、不活性ガスまたは洗浄ガス）を、基板ホルダ（１００）の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路（１１６、２４０）内に上方へ輸送するように形成される。上方へ輸送されたガスは、基板（１６）と基板ホルダ（１００）との間の隙間（１５２）内に流れる。本発明の実施形態によって、隙間（１５２）内のガスは、次に、基板の縁（１７）の周りを外側また上方へ、またはもし存在する場合、中空支持部材（２２、２０４、３０４）内に通じていない基板ホルダ（１００）の通路（１１８、１２０、３４０）を通って下方へ流れる。基板縁（１７）の周りを外側および上方へ流れるガスが、基板（１６）上方の反応ガスの裏面への堆積を妨げる。支持部材（２２、２０４、３０４）に通じておらず、通路（１１８、１２０、３４０）を通って下方へ流れるガスが、外方拡散するドーパント原子を基板の表面（１５５）から押し流すことにより、オートドーピングを妨げることが好ましい。一実施形態では、支持部材は、中空の多数のアーム付きの支持スパイダー（２２）を含み、当該支持スパイダー（２２）は、複数の通路（１１６）から選択された通路内にガスを輸送する。他の実施形態では、支持部材は、ボウル状またはカップ状の構造体（２０４）を含み、当該構造体（２０４）は、ガスを上方に全通路（２４０）内に輸送する。さらに他の実施形態では、支持部材は、ボウル状またはカップ状の構造体（３０４）を含み、当該構造体（３０４）は、複数の通路（２４０）の全てに、しかしながら１つまたはそれ以上の通路内に上方へガスを輸送する。
2007522681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
ガス輸送器の出口と係合して、前記ガス輸送器からのガスの流れを促進するように適合された入口を有する中空支持部材と、
を備え、
前記基板ホルダは、
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する少なくとも１つのスペーサーであって、当該少なくとも１つのスペーサーの上部支持面は、隙間領域が前記中央部の上面と前記基板の底面との間に存在するように、前記基板周縁部を支持するように形成される少なくとも１つのスペーサーと、
を含み、
前記中空支持部材は、前記基板ホルダの前記中央部の下面を支持するように適合された１つまたはそれ以上の開口上端部を有し、当該１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記基板ホルダの前記中央部の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路の下端部内に上方へガスを輸送するように形成され、前記複数の通路の少なくとも１つの通路は、前記中空支持部材外の領域に開口下端部を有する基板支持システム。
【請求項２】
前記基板ホルダの中央部の上面は、凹状である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項３】
前記基板ホルダの中央部の上面は、概ね平坦である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのスペーサーは、複数のスペーサーを含み、当該複数のスペーサーは、前記基板ホルダの中央部の周囲を取り囲む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項５】
前記基板ホルダは、サセプタを含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項６】
前記ガス輸送器は、実質的に垂直な中空の管を含み、前記ガス輸送器の出口は、前記管の開口した上方端部を含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項７】
前記隙間領域は、実質的に均一な高さである請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項８】
前記中空支持部材の入口は、前記ガス輸送器が垂直軸線周りを回転することによって、前記ガス輸送器とともに前記中空支持部材および基板ホルダが回転するように、前記ガス輸送器の出口と係合するように形成される請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項９】
前記中空支持部材は、前記基板ホルダが前記中空支持部材に載ると、前記基板ホルダの複数の通路の１つまたはそれ以上の通路にガスを導くように形成される請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのスペーサーは、相互に間隔をおいてかつ概ね平行に配置された複数の羽根からなるリングを含み、前記各羽根は、前記複数の羽根からなるリングの中心に対して角度をつけられている請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１１】
前記羽根は、まっすぐである請求項１０に記載の基板支持システム。
【請求項１２】
前記羽根は、湾曲している請求項１０に記載の基板支持システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのスペーサーは、複数のスペーサーを含み、前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持しているとき、前記中空支持部材および基板ホルダが垂直中心軸線周りを第１の回転方向に回転することによって、前記スペーサーが、前記スペーサー同士の間における径方向内側へのガスの流れを実質的に妨げ、また、前記中空支持部材および基板ホルダが垂直中心軸線周りを第２の回転方向に回転することによって、前記スペーサーが、前記スペーサー同士の間における径方向外側へのガスの流れを実質的に妨げ、前記第２の回転方向は、前記第１の回転方向と逆である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１４】
前記中空支持部材は、中空本体と、前記中空本体から概ね径方向外側かつ上方へ延びる複数の管とを含み、前記中空支持部材の入口は、概ね前記中空本体の下面または端部に配置され、前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記管の上端部を含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１５】
前記通路は、複数の通路からなる第１、第２、および第３のセットからなり、当該第１のセットの複数の通路は、前記管の上端部からガスを受け入れるように形成され、前記第２のセットの複数の通路は、前記複数の通路からなる第１のセットの径方向内側にあり、前記複数の通路からなる第３のセットの通路は、前記複数の通路からなる第１のセットの径方向外側にあり、前記第２のセットの各通路は、前記通路の下端部の径方向外側にある上端部を含み、前記第３のセットの各通路は、前記通路の下端部の径方向内側にある上端部を有する請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１６】
前記複数の管は、３本の管からなる請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１７】
前記管の各上端部は、前記基板ホルダの中央部の下面の対応の凹所内に受け入れられるように形成され、前記対応の凹所は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路の下端部を含む請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１８】
前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、環状の壁により画定される１つの開口端部からなり、前記環状の壁は、前記基板ホルダを固定式に支持するように形成された上縁を有する請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１９】
前記中空支持部材は、概ね水平のベース部材および前記環状の壁を含み、前記環状の壁は、前記ベース部材から上方へ延びる請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２０】
前記１つの開口端部は、前記複数の通路の少なくとも９つの通路の下端部にガスを供給する請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２１】
前記複数の通路の下端部の少なくとも１つの下端部は、前記環状の壁の径方向外側に配置される請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２２】
前記基板ホルダは、前記少なくとも１つのスペーサーを取り囲む環状の肩部をさらに含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２３】
前記複数の通路は、９から２５０の通路からなる請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２４】
前記基板ホルダの中央部の下面の通路の密度は、１ｃｍ２あたり０．０１から３．０である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２５】
前記ガス輸送器をさらに含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２６】
前記中空支持部材の入口は、実質的に流体密式にガス輸送器の前記出口と係合するように適合され、前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路内に上方へ実質的に流体密式にガスを輸送するように適合されている請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２７】
前記複数の通路の１つまたはそれ以上の通路は、垂直に対して角度をつけた向きにされる請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２８】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
中空支持スパイダーと、
を備え、
前記基板ホルダは、
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の通路を有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を含み、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に行うように形成され、
前記中空支持スパイダーは、
前記ガス輸送器からのガスの流れを促進するために、ガス輸送器の出口と係合するように適合された入口を有する前記中空マニホールドと、
前記マニホールドの概ね径方向外側かつ上方に延びる複数の中空アームと、
を含み、
前記中空アームは、前記マニホールドからのガスの流れを受け入れるように形成され、また、前記基板ホルダの中央部の下面を支持するように適合された、開口上端部を有し、前記中空アームの開口上端部は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路のサブセット内に上方へガスを輸送するように形成される基板支持システム。
【請求項２９】
前記中央部の下面は、複数の凹所を含み、各凹所は、前記アームの上端部の一つを受け入れるような大きさおよび形状であり、前記通路の少なくとも１つの通路の下端部を含む請求項２８に記載の基板支持システム。
【請求項３０】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
中空支持部材と、
を備え、
前記基板ホルダは、 
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有する概ね平坦な中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を含み、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に行うように形成され、
前記中空支持部材は、
前記ガス輸送器から前記中空支持部材内へのガスの流れを促進するような、ガス輸送器の出口との係合をするように適合された入口を有する下部ベース部材と、
前記ベース部材から上方へ延びる環状の壁と、
を含み、
前記環状の壁は、前記基板ホルダの底面を支持するように形成された上縁を具え、その結果、前記環状の壁内のかつ前記ベース部材と前記基板ホルダの底面との間のガスが、前記環状の壁の上縁と前記基板ホルダの底面との間を流れることが実質的に妨げられ、前記上縁は、前記中空支持部材の上部開口部を画定し、前記上部開口部は、ガスを上方へ、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも９本の通路の下端部内へ輸送するように形成された基板支持システム。
【請求項３１】
前記中空支持部材の上部開口部は、前記基板ホルダの底面の少なくとも大部分の下にある請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３２】
前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路は、前記中空支持部材外の領域に開口した下端部を有する請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３３】
前記基板ホルダの中央部の複数の通路の全てが、前記中空支持部材の内側に開口した下端部を有する請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３４】
基板を保持するための基板ホルダであって、
上面、下面、前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路の第１のセット、および前記上面から、前記下面内の複数の凹所の一つへそれぞれ延びる複数の開口した通路の第２のセットを有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を備え、
各凹所は、中空支持部材の管状のアームの対応する複数の上端部の一つを受け入れるように適合され、前記上端部は、前記中央部を支持しガスを前記複数の通路の第２のセット内に上方へ輸送するように形成され、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に対して行うように形成される、基板ホルダ。
【請求項３５】
基板処理中に基板を支持するように形成された基板ホルダを支持するための中空支持部材であって、当該中空支持部材は、
中空の管から前記中空支持部材内に上方へのガスの流れを促進するように、前記管の上方端部と係合するように適合された下部入口を有するベース部材と、
前記ベース部材から上方に延びる環状の壁と、
を備え、
前記環状の壁は、前記基板ホルダの底面を支持するように形成された上縁を有し、その結果、前記環状の壁内のかつ前記ベース部材と前記基板ホルダの底面との間のガスが、前記環状の壁の上縁と前記基板ホルダの底面との間を流れることが実質的に妨げられ、前記上縁は、前記中空支持部材の上部開口部を画定し、前記上部開口部は、前記基板の大きさの少なくとも７０％の領域を画定する、中空支持部材。
【請求項３６】
基板処理方法であって、
概ね平坦な中央部および複数のスペーサーを含む基板ホルダを設けるステップであって、前記中央部は、上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の通路を有し、前記スペーサーは、前記中央部から上方に延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有し、前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を基板周縁部に行うように形成された、ステップと、
前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持するように、前記基板を前記基板ホルダに載せるステップと、
ガスが前記隙間領域内へ流れるように、ガスの上方への流れを直接、前記複数の通路から選択された１つまたはそれ以上の通路の下端部内へ導くステップと、
基板ホルダの残りの１つまたはそれ以上の通路の開口した下端部を放置しておくステップと、
を含む基板処理方法。
【請求項３７】
前記基板の上方に反応ガスを概ね水平に流すステップをさらに含み、
ガスを上方へ流すステップは、前記反応ガスが前記基板上方を流れるのと同時に、不活性ガスを直接前記１つまたはそれ以上の選択された複数の通路の前記下端部内に上方へ流すステップを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
１つまたはそれ以上の管状アームを設けるステップと、
前記選択された複数の通路の一つの通路の真下に各アームの上端部を配置するステップと、
前記ガスを各管状アーム内に上方へ導くステップと、
をさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
ベース部材と、当該ベース部材から上方に延びる管状構造体とを備える中空支持部材を設けるステップと、
前記中空支持部材を前記基板ホルダの下に配置するステップと、
をさらに含み、
前記環状構造体は、上縁を有し、当該上縁は、前記上縁と前記基板ホルダの下面との間の境界面に渡って流体の流れを制限するように形成される請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路が、下方に流入するガス流を前記中空支持部材の外側の領域内に導くように配置された底部開口部を有するように、前記環状構造体を配置するステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記中空支持部材を配置するステップは、前記基板ホルダの中央部の下面と前記上縁とを係合させるステップを含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
ガスの第２の流れを、前記基板ホルダの中央部の下面の概ね下かつそれと平行に導くステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記スペーサーは、間隔をおいて配置された複数の羽根からなる環状のリングを含み、当該複数の羽根は、相互に概ね平行であり、かつ前記基板の径方向に対して角度が付けられており、前記方法は、前記基板ホルダを中央垂直軸線の周りに回転させるステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板ホルダ回転ステップは、前記羽根同士の間におけるガスの内側への流れを前記羽根が妨げる方向に、前記基板ホルダを回転させるステップを含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
基板を処理する方法であって、
概ね平坦な中央部および複数のスペーサーを含む基板ホルダを設けるステップであって、前記前記中央部は、上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有し、前記スペーサーは、前記中央部から上方に延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有し、前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成されたステップと、
前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持するように、前記基板を前記基板ホルダに載せるステップと、
ベースと、当該ベースから上方へ延びる環状の壁とを有し、前記環状の壁が前記基板ホルダの底面と係合するように形成された上縁を有する中空支持部材を設けるステップと、
前記環状の壁を前記基板ホルダの底面と係合させるステップであって、当該係合は、前記複数の通路のいくつかの通路が、下方に流出するガスを前記中空支持部材内へ導くように配置された下端部を有し、かつ、前記複数の通路の少なくとも１つの通路が、下方に流出するガスを、前記中空支持部材の外側の領域内に導くように配置された下端部を有するように行われる、係合ステップと、
ガスの流れを直接前記中空支持部材の入口に導くステップと、
を含む方法。
【請求項４６】
処理ガスを前記基板の上面の上方に導くステップと、
前記中空支持部材の入口内にガスを導くように適合されたガスソースを設けるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力が、前記ガスソースからのガスにより基板が前記基板ホルダから持ち上がるような高さを超過することを妨げるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力を、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに設定するステップと、
をさらに含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が前記基板ホルダ複数の通路を通って前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに、前記圧力を設定するステップを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が、前記基板の縁と前記基板ホルダの環状の肩部との間の厚みのない開口部を通って前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに、前記圧力を設定するステップを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が、前記基板ホルダの複数の通路を通ってかつ前記基板の縁と前記基板ホルダの環状の肩部との間の開口部を通って、前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに前記圧力を設定するステップを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
処理ガスを前記基板の上面の上方に導くステップと、
前記中空支持部材の入口内にガスを導くように適合されたガスソースを設けるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力を、前記基板ホルダから前記基板が持ち上がることになる高さを超過しないような高さにするステップと、
前記ウエハの底面への処理ガスの堆積を抑制するために、前記ガスソースからのガスの圧力の高さを、前記基板の縁と前記基板ホルダの環状肩部との間を上方に前記隙間領域内にガスを流すような高さに設定するステップと、
を含む請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本願は、２００４年２月１３日付出願のGoodman他への仮特許出願６０／５４５，１８１号および２００４年７月２６日付出願のStoutyesdijk他への仮特許出願第６０／５９１，２５８号に対して第米国特許法第１１９条（ｅ）による優先権を主張する。
参照による組み込み
本願は、これにより、米国特許第６，０９３，２５２号、２００３年１０月２９日付出願のKeeton他への非仮特許出願第１０／６９７，４０１号、２００４年２月１３日付出願のGoodman他への仮特許出願第６０／５４５，１８１号、および２００４年７月２６日付出願のStoutyesdijk他への仮特許出願第６０／５９１，２５８号明細書の全開示をそれらに言及することにより組み込む。
【０００２】
本発明は、概ね半導体処理設備に関し、また特に材料の堆積処理中に基板を支持するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
種々の理由から、基板を処理するために高温の炉、またはリアクタを使用する。エレクトロニクス産業では、半導体ウエハなどの基板を処理して集積回路を作製する。基板、一般には円形のシリコンウエハを基板ホルダに配置する。基板ホルダが放射熱を引きつけるのを促進する場合、基板ホルダをサセプタと呼ぶ。基板および基板ホルダは、反応チャンバ内に封入されており、一般に石英からなり、石英チャンバの周りに配置した複数の放射加熱ランプにより高温に加熱される。例示的な高温プロセスでは、反応ガスが、被加熱基板の上方を通過して、反応物質材料から薄層が基板面に化学気相成長（ＣＶＤ）する。ここで使用するように、「加工ガス」、「処理ガス」、および「反応ガス」という用語は、一般に、（シリコン含有ガスなどの）基板に堆積させる物質を含有するガスのことを指す。ここで使用するように、これらの用語には、洗浄ガスを含めない。その後のプロセスによって、基板に堆積する反応物質材料の層が、集積回路内に作製される。基板上方の処理ガスの流れは、基板の上または表面における堆積の均一性を促進するように制御されることが多い。堆積の均一性は、堆積中に垂直の中心軸周りに基板ホルダおよびウエハを回転させることによりさらに促進し得る。ここで使用するように、基板の「表面」は基板の上面を指し、基板の「裏面」は基板の底面を指す。
【０００４】
上述のように、一般的な被処理基板には、シリコン薄層が含まれる。集積回路の製造において、基板面に（例えば、ＣＶＤによって）追加のシリコンを堆積させることが望ましい場合がある。新しいシリコンを直接基板のシリコン面に堆積させる場合、新たに堆積するシリコンは、基板の結晶構造を維持する。これは、エピタキシャル堆積として知られる。しかしながら、もとの被処理基板の面は、一般に、研磨され、当然ながら自然酸化層（例えば、ＳｉＯ２）で覆われる。新しいシリコンを自然酸化層に堆積させることは、ポリシリコン堆積として知られる。エピタキシャル堆積を行うためには、通常、新しいシリコンが堆積することになる各面（すなわち、基板の上面および／または底面）から自然酸化層を除去する必要がある。自然酸化層は、一般に、新しいシリコンを堆積させる前に、水素ガス（Ｈ２）などの洗浄ガスにさらすことにより除去する。ここで使用するように、「洗浄ガス」という用語は、反応ガスとは異なり、反応ガスを含まない。
【０００５】
処理中に基板を支持するための非常に様々な異なるタイプの基板ホルダがある。一般的な基板ホルダは、被支持基板の下に概ね水平な上面がある本体を含む。スペーサー手段は、被支持基板と水平な上面との間に狭い隙間を維持するために設けられることが多い。この隙間によって、処理ガスにより基板が基板ホルダに貼り付くことが妨げられる。基板ホルダは、被支持基板の近くを囲む環状肩部を含むことが多い。１つのタイプのスペーサー手段は、環状リップ、複数の小型スペーサーリップ、スペーサーピンまたは結節部などの、基板ホルダ本体に対して固定されたスペーサー要素を含む。別のタイプのスペーサー要素は、垂直に可動な複数のリフトピンを含み、当該リフトピンは、基板ホルダ本体を貫通し、基板ホルダの上面の上方に基板を支持するように調節される。よくあることだが、スペーサー要素は、「除外ゾーン（ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ  ｚｏｎｅ）」内においてのみ基板と接触するように、配置され、このゾーンは、基板の径方向の最も外側の部分であり、その部分では、堆積の均一性を維持することが困難である。除外ゾーンは、業務用の集積回路の開発では通常使用されない。被処理基板は、例えば、その縁から５ｍｍの除外ゾーンを有するものとみなしてよい。
【０００６】
ＣＶＤに関連する一つの問題は、「裏面堆積」という現象である。多くの基板ホルダは、基板の周囲が密閉されていないので、その結果、処理ガスが、基板の周囲の縁の周りから、基板と基板ホルダとの間の隙間内へ流れ落ちる場合がある。これらのガスは、基板の縁またはその近くに小さいこぶ、および環状のリングとして基板の裏面の側に堆積しやすい。これによって、基板の厚さが不均一になってしまい、この基板の厚さは、ナノトポロジーツールにより一般に検出される。このように基板厚さが不均一になることによって、フォトリソグラフィなどの次の加工ステップに悪影響が及ぼされ、多くの場合、次の加工ステップが不可能になる。
【０００７】
エピタキシャル堆積の前に、基板の表面は、一般に洗浄ガスにさらされて自然酸化層が除去される。しかしながら、密閉されていない基板の周囲は、洗浄ガスが基板の裏面に接して、その結果、裏面の酸化物が除去される。基板の裏面に接する洗浄ガスの量は、通常、酸化層全体を除去するのに十分ではない。しかしながら、洗浄ガスは、基板の裏面の酸化層にピンホール型の開口をあけ、シリコンの面を露出させてしまいやすい。特に、ピンホール型の開口は、環状リングまたは「ハロ（ｈａｌｏ）」になりやすい。当然ながら、洗浄ガスに長くさらされるほど、洗浄ガスが、さらに内方へ基板の中心に向かって流出して、さらに多くのピンホール型の開口が酸化層に生じる。除去された酸化物のいくらかは、基板の裏面の酸化層に再堆積して、ＳｉＯ２が凝集して隆起を形成する。一旦、堆積が始まると、処理ガスは、上の基板から基板の縁の周りに同様に流出する場合がある。部分的に自然の酸化物が除去されることによって、処理ガス材料が基板の裏面に混合されて堆積し、露出されたシリコン面にエピタキシャル堆積し、酸化層にポリシリコンが堆積することになる可能性がある。凝集したＳｉＯ２が未使用の処理ガスを受け取り得るので、ハロの強度は、時として高くなる。これによって、ポリシリコンの成長または隆起が減少する結果になり得る。これらのポリシリコンの隆起は、光を散乱させ、ヘイズを厚くする。よって、裏面堆積を検出し得る一方法は、エピタキシャル堆積を行い、次いで、ハロまたはヘイズが存在しないか基板の裏面を目視することである。
【０００８】
裏面堆積を減少させる一方法には、パージガスの使用があり、このパージガスは、ウエハの縁の周りを上方に流れて、洗浄または処理ガスの下方への流れを減少させる。例えば、Halpin他への米国特許第６，１１３，７０２号明細書は、中空のガス輸送スパイダーにより支持される２部品型サセプタを開示する。サセプタの２つの部品は、それらの間にガス流路を形成する。堆積中に、不活性パージガスが、スパイダーの中を上方へサセプタ内に形成された流路内へ輸送され、このパージガスは、基板の裏面に処理ガスを流さないように基板の縁の周りを上方へ流れる。
【０００９】
半導体加工における別の問題は、「オートドーピング」として知られる。集積回路の形成には、（ドープトシリコンなどの）ドーパント材料の基板の表面への堆積が必要である。オートドーピングは、ドーパント原子が、基板内を下方へ拡散し、基板の裏面から出て、次に基板と基板ホルダとの間において基板の縁の周りを上へ流れて、一般に基板の縁の近傍において、基板面に再堆積する傾向のことである。このように再堆積したドーパント原子は、集積回路の特性に、特に、基板の縁の近傍により半導体ダイに、悪影響を及ぼす恐れがある。オートドーピングは、基板にドーピングを多く行うほど、起こりやすく問題となりやすい。
【００１０】
オートドーピングを減少させる一方法には、サセプタに複数の孔を具えて、サセプタの上の領域と下の領域との間にガスを流し得るようにすることがある。オートドーピングは、ガスの流れをサセプタのすぐ下で水平に導くことによって、減少する。ガスのいくらかは、サセプタの孔から上方へ、サセプタとその上に支持された基板との間の隙間領域内へ流れる。拡散するドーパント原子が、基板裏面から出てくると、ガスによりサセプタの孔を通って下方へ押し流される。このように、ドーパント原子は、ベンチュリ効果によりサセプタの下の領域内へ押し流されやすくなる。この方法を用いた通常の基板ホルダを開示する例示的参照文献が、Yang他への米国特許第６，４４４，０２７号明細書およびRies他への米国特許第６，５９６，０９５号明細書である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
裏面堆積およびオートドーピングを妨げるための通常の基板支持方法およびシステムには、いくらか制限がある。通常のパージガスシステムは、基板ホルダの中にパージガスを流すためのガス流チャネルを含むことが一般的である。これらのチャネルは、多くの場合、比較的集中させて高速で流れるパージガスを基板の裏面に直接衝突させることになる。これによって、基板に局所的冷却または「コールドスポット」が生じ得、これは、基板に堆積した材料の均一性に悪影響を及ぼす。さらに、通常のパージガスシステムは、オートドーピングを妨げるような設計になっていないことが一般的である。
【００１２】
逆に、オートドーピングを妨げる通常のシステムは、反応ガスの裏面堆積を妨げるような設計にはなっていないことが一般的である。例えば、Yang他への米国特許第６，４４４，０２７号明細書およびRies他への米国特許第６，５９６，０９５号明細書の両方に開示されたシステムでは、基板ホルダの下に比較的広くガスを流して、外方拡散するドーパント原子を、被支持基板の裏面から基板ホルダの流路を通って押し流す必要がある。さらに、それらのシステムでは、一般に、基板ホルダの上領域と下領域との間を完全にまたはほぼ流体密に隔てる必要があり、その目的は、反応ガスが、基板ホルダの下、そして上方へ基板ホルダの流路を通って基板の裏面に流れないようにすることである。残念ながら、基板ホルダの上領域と下領域との間を完全に流体密に隔てることは、非常に困難である場合が多い。ディバイダプレートを設けるのが一般的だが、特に、基板ホルダが処理中に回転するように設計されている場合、通常はいくらか隙間を残して設ける。よって、基板の裏面に反応ガスが堆積する危険がかなりある。
【００１３】
したがって、これらの制限のいくらかまたは全てを克服し、基板支持システムのための改良された設計を提供することが、本発明の主な目的および利点である。本発明の別の目的および利点は、簡易で、用途の広い基板ホルダを提供することであって、この基板ホルダは、裏面の堆積およびオートドーピングを減少させることに役立つ。本発明の別の目的および利点は、ガス流を強制的に流すことによって裏面堆積およびオートドーピングを防止するシステムおよび方法を提供することである。本発明の別の目的および利点は、基板ホルダの下側を支持し、基板ホルダの流路内に上方へ流れるガスを輸送するための中空の支持部材を提供することである。本発明の別の目的および利点は、この中空の支持部材を、上方に輸送されるガスが基板の裏面にある程度ゆっくり間接的に移動して、それにより基板が局所的に冷却される危険性が低くなるように形成することである。本発明の他の目的および利点は、以下の説明から理解されよう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様では、本発明は、基板を支持するための基板ホルダを備える基板支持システムを提供する。基板ホルダは、中央部と、中央部から上方へ延びる少なくとも１つのスペーサーと、中空支持部材とを含む。中央部は、上面、下面、および上面から下面へ延びる複数の開口した通路を有する。少なくとも１つのスペーサーは、中央部の上面から上方に高くなった上部支持面を有する。少なくとも１つのスペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を基板周縁部に行うように形成される。中空支持部材は、入口を有し、当該入口は、ガス輸送器から中空支持部材へのガスの流れを促進するような、ガス輸送器の出口との係合をするように適合される。中空支持部材はまた、１つまたはそれ以上の開口上端部を有し、この開口上端部は、基板ホルダの中央部の下面を支持するように適合される。１つまたはそれ以上の開口上端部は、基板ホルダの中央部の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路の下端部内に上方へガスを輸送するように形成される。複数の通路の少なくとも１つの通路は、中空支持部材外の領域に開口した下端部を有する。
【００１５】
他の態様では、本発明は、基板を保持するための基板ホルダと、中空支持スパイダーとを備える基板支持システムを提供する。基板ホルダは、中央部と、そこから上方へ延びる複数のスペーサーとを含む。中央部は、上面、下面、および上面から下面へ延びる複数の通路を有する。スペーサーは、中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する。スペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成される。支持スパイダーは、中空マニホールドと、概ね径方向外側にかつそこから上方に延びる複数の中空アームとを含む。マニホールドは、入口を有し、この入口は、ガス輸送器からマニホールド内へのガスの流れを促進するような、ガス輸送器の出口との係合をするように適合される。中空アームは、マニホールドからのガスの流れを受け入れるように形成される。中空アームは、基板ホルダの中央部の下面を支持するように適合された、開口した上方端部を有する。中空アームの開口した上方端部は、基板ホルダの中央部の通路のサブセット内に上方へガスを輸送するように形成される。
【００１６】
他の態様では、本発明は、基板を支持するための基板ホルダと、中空支持部材とを備える基板支持システムを提供する。基板ホルダは、概ね平坦な中央部と、そこから上方へ延びる複数のスペーサーとを含む。中央部は、上面、下面、および上面から下面へ延びる開口した複数の通路を有する。スペーサーは、中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する。スペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成される。中空支持部材は、下部ベース部材と、そこから上方に延びる環状の壁とを含む。ベース部材は、入口を有し、この入口は、ガス輸送器から中空支持部材内へのガスの流れを促進するような、ガス輸送器の出口との係合をするように適合される。環状の壁は、上縁を有し、この上縁は、環状の壁内のかつベース部材と基板ホルダの底面との間のガスが、環状の壁の上縁と基板ホルダの底面との間を流れることを実質的に妨げられるような支持を、基板ホルダの底面に行うように形成される。環状の壁の上縁は、中空支持部材の上部開口部を画定する。この上部開口部は、下端部内に基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも１０の通路内へ上方にガスを輸送するように形成される。
【００１７】
他の態様では、本発明は、基板を保持するための基板ホルダを提供し、この基板ホルダは中央部と、そこから上方へ延びる複数のスペーサーとを含む。中央部は、上面と、下面と、上面から下面へ延びる開口した複数の通路からなる第１のセットと、上面から下面内の複数の凹所の一つの凹所へ延びる開口した複数の通路からなる第２のセットとを有する。各凹所は、中空支持部材の管状アームの対応の複数の上端部の一つの上端部を受け入れるように適合され、この上端部は、中央部を支持し、ガスを複数の通路からなる第２のセット内に上方へ輸送するように形成されている。スペーサーは、中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する。スペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成される。
【００１８】
さらに他の態様では、本発明は、基板ホルダを支持するための中空支持部材を提供する。当該基板ホルダは、基板処理中に基板を支持するように形成されている。中空支持部材は、ベース部材、およびそこから上方に延びる環状の壁を含む。ベース部材は、下部入口を有し、この下部入口は、ガスが管から中空支持部材内に上方へ流れることを促進するために中空の管の上方端部と係合するように適合される。環状の壁は、上縁を有し、この上縁は、環状の壁内のかつベース部材と基板ホルダの底面との間のガスが、環状の壁の上縁と基板ホルダの底面との間を流れることを実質的に妨げられるような支持を、基板ホルダの底面に行うように形成される。上縁は、中空支持部材の上部開口部を画定する。上部開口部は、基板ホルダが特に支持するように設計された基板の大きさの少なくとも７０％の領域を画定する。
【００１９】
さらに他の態様では、本発明は、基板を処理する方法を提供する。本方法では、概ね平坦な中央部と、そこから上方に延びる複数のスペーサーとを備える基板ホルダを必要とする。中央部は、上面と、下面と、上面から下面へ延びる開口した複数の通路とを有する。スペーサーは、中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する。スペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成される。本方法によれば、基板ホルダを設け、次に、その上に基板を、スペーサーの上部支持面が基板の周縁部を支持するように載せる。ガスの上方への流れは、ガスが隙間領域内に流れるように、複数の通路の１つまたはそれ以上の選択された通路の下端部内へ直接導かれる。基板ホルダの残りの１つまたはそれ以上の通路の下端部は、開口したままである。
【００２０】
さらに他の態様では、本発明は、基板処理方法を提供する。本方法では、概ね平坦な中央部と、そこから上方に延びる複数のスペーサーとを備える基板ホルダを必要とする。中央部は、上面と、下面と、上面から下面へ延びる開口した複数の通路とを有する。スペーサーは、中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する。スペーサーの上部支持面は、中央部の上面と基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成される。本方法によれば、基板ホルダを設け、次に、その上に基板を、スペーサーの上部支持面が基板の周縁部を支持するように載せる。次に、中空の支持部材を設け、この中空支持部材は、ベースと、ベースから上方へ延びる環状の壁とを有する。環状の壁は、上縁を有し、この上縁は、基板ホルダの底面と係合するように形成される。環状の壁は、基板ホルダの底面と係合され、この係合は、通路のいくつかが、下方に流出するガスを中空支持部材内に導くように配置された下端部を有するように、かつ、通路の少なくとも１つの通路が、下方に流出するガスを中空支持部材の外側の領域内に導くように配置された下端部を有するように、行われる。次に、ガスの流れを中空支持部材の入口内に直接導く。
【００２１】
本発明、および先行技術以上の利点を要約するために、本発明のある目的および利点を上に説明してきた。当然ながら、本発明の特定のどの実施形態によって必ずしも全てのこのような目的または利点を得られる訳ではないことが理解される。よって、例えば、ここに教示または示唆さらえるように他の目的または利点を必ずしも達成せずに、ここに教示するように複数の利点のうち一つの利点または利点群を達成するまたは最適化するように、本発明を実施または実行し得ることを、当業者は理解するだろう。
【００２２】
これらの実施形態の全てが、ここに開示する本発明の範囲内であるものとする。本発明のこれらおよび他の実施形態は、添付の図を参照して以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、当業者に容易に理解されるだろう。本発明は、ここに開示するどんな特定の好ましい実施形態にも限定されない。
【００２３】
図面は、一定の比率に縮小して描いていない場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の基板ホルダを説明する前に、例示的なＣＶＤリアクタを開示する。図１に、石英反応チャンバ１２を含む例示的なＣＶＤリアクタ１０を示す。放射加熱要素１４が、透明チャンバ１２の外側に支持されて、チャンバの壁により測定可能なほど吸収されずに熱エネルギーをチャンバ１２に供給する。好ましい実施形態を「コールドウォール型」ＣＶＤリアクタに関して説明するが、ここに説明する基板支持システムは、他のタイプのリアクタおよび半導体加工設備に使用してもよいことが理解されるだろう。特許請求の範囲に係る発明は、ここに開示した特定のリアクタ１０内における使用に限定されないことを、当業者は理解するだろう。特に、他の半導体加工設備用の、ここに説明する基板支持システムのための応用が、当業者には分かる。当該応用では、基板を均一に加熱または冷却しながら支持する。さらに、一般的なシリコンウエハに関連して示しているが、ここに説明する支持部は、ガラスなどの他の種類の基板を支持するために使用してもよく、これらの基板は、ＣＶＤ、物理気相成長法（ＰＶＤ）、エッチング、アニール、ドーパント拡散、フォトリソグラフィなどの処理を受ける。支持部は、高温で処理プロセス中に基板を支持するための特定の設備である。さらに、本発明は、サセプタである基板ホルダと、サセプタでない基板ホルダとを含むことを、当業者は理解するだろう。本発明の基板支持システムに適切な例示的な代替反応チャンバが、米国特許第６，０９３，２５２号明細書に記載されている。
【００２５】
放射加熱要素１４は、一般に、長い管タイプの加熱ランプの２つのバンクを含み、これらのバンクは、半導体基板を保持する基板ホルダの上下に直角にまたは交差する方向に配置されている。基板の各上面および下面は、加熱ランプ１４の２つのバンクの一方と面する。サーマルリアクタ内の制御装置は、ウエハ処理中に所望の温度を維持するように、各ランプ１４に対する電力を調整する。下部支持構造体のヒートシンクの影響を補償するために使用するスポットランプもある。
【００２６】
ここに示す基板は、図１に示す、概ね円形の縁１７を有する半導体ウエハ１６を含み、当該ウエハ１６は、反応チャンバ１２内の基板支持システム１４０上に支持される。ここに示す支持システム１４０は、ウエハ１６を上に載せる基板ホルダ１００と、ホルダ１００を支持する中空支持スパイダー２２とを含む。基板ホルダ１００の一実施形態を、さらに詳細に図２〜図６（後述）に示す。基板支持システム１４０を、さらに詳細に図７および図８に示す。スパイダー２２は、透明で（汚染を減少させるために）非金属の材料からなることが好ましい。スパイダー２２は、ガス輸送器１４４（例えば、管または軸）に装着され、このガス輸送器１４４は、反応チャンバ１２の下壁からつり下がる管２６の中を下方に延びる。スパイダー２２は、少なくとも３つの中空の基板ホルダ支持部またはアーム１４８を有し、これらの支持部またはアーム１４８は、径方向外側へ軸２４から上方に延びる。アーム２５が、軸２４の垂直方向の中心軸線の周りに同じ角度で離されることが好ましく、当該軸２４は、基板ホルダ１００およびウエハ１６の垂直方向の中心軸線に合わせて並べることが好ましい。例えば、３つのアーム１４８がある場合、相互に１２０°離すことが好ましい。アーム１４８は、後述するように、基板支持ホルダ１００の底面を支持するように形成される。好ましい実施形態では、基板ホルダ１００は、加熱要素１４から放射エネルギーを吸収しこのようなエネルギーを再放射するサセプタを含む。基板ホルダ１００は、堅固で一つの部品からなることが好ましい。ガス輸送器１４４、スパイダー２２、およびホルダ１００は、基板処理中に垂直方向軸線の周りを同時に回転するように形成されることが好ましい。
【００２７】
基板ホルダ１００の中央の温度を検出するための中央の温度センサまたは熱電対２８を設け得る。ここに示す実施形態では、温度センサ２８は、基板ホルダ１００の近くにおいてガス輸送器１４４およびスパイダー２２の中を延びる。スリップリングまたは温度補償リング３２内に収容される追加の周縁温度センサまたは熱電対３０も、知られており、このスリップリングまたは温度補償リング３２は、基板ホルダ１００およびウエハ１６を囲む。熱電対２８、３０は、温度制御装置（図示せず）に接続され、この温度制御装置は、熱電対２８、３０の示度に応答して、種々の放射加熱要素１４の電力を制御し設定する。
【００２８】
熱電対３０を収容することに加えて、スリップリング３２は、高温処理中に放射熱の吸収もする。加熱されたスリップリング３２は、ウエハの縁１７の熱損失を減少させることに役立つ。スリップリング３２は、種々の適切な手段により吊り下げ得る。例えば、ここに示すスリップリング３２は、ひじ状部３４に載っており、このひじ状部３４は、石英の反応チャンバの仕切り３６から垂下している。仕切り３６は、リアクタ１０を、（例えば、基板面へのＣＶＤ用の）反応物質または処理ガスを流すように設計された上部チャンバ２と、下部チャンバ４とに分ける。仕切り３６、およびリアクタ１０の他の要素は、実質的に、チャンバ２とチャンバ４との間の流体連通を妨げることが好ましい。しかしながら、基板ホルダ１００は、垂直方向の中心軸線の周りを回転し得ることが好ましいので、一般に、ホルダ１００とスリップリング３２（または他の要素）との間に狭い隙間が存在する。よって、チャンバ２とチャンバ４との間の流体連通を完全に妨げることが困難な場合が多い。
【００２９】
図２および図３は、基板ホルダ１００の一実施形態の、それぞれ上から見た斜視図および底から見た斜視図である。ここに示すホルダ１００は、一つの部品として形成され、概ね円形で円盤状である。それは、上面１０４および下面１０６を有する中央部１０２を含む。上面１０４は、概ね平坦または平面状、あるいはその代わりに凹面であり得る。ホルダ１００の上面は、半導体基板１６（図１）を支持するように形成された上面を有する複数のスペーサーを含む。ここに示す実施形態では、このようなスペーサーは、中央部１０２の上面１０４の周囲を囲むまたは一周するスペーサー羽根１２４からなるリング１１０（図５、図６）を含む。後述するように、スペーサー羽根１２４は、半導体基板１６（図１）の裏面の周縁部を支持するように形成された上面を有する。スペーサー羽根１２４は、基板１６の裏面の擦傷を妨げるかまたは最小限にするために研磨することが好ましい。羽根１２４は、除外ゾーン内においてのみ基板１６と接触することが好ましい。堅固な基板支持棚状部に対して、羽根を使用することによって、基板ホルダから基板１６の裏面の（基板の縁１７における）熱伝導が最小限になる。これによって、（基板と基板ホルダ１００との間の温度差による）基板１６の温度の不均一性が減少し、よって、スリップ特性が改善される。しかしながら、羽根１２４のリング１１０は、堅固な支持棚状部と置き換えてもよい。隆起した環状肩部１０８が、羽根１２４のリング１１０を囲む。肩部１０８は、基板ポケット１１２を画定し、当該基板ポケット１１２は、スペーサー羽根１２４に支持された基板１６を受け入れる。一実施形態では、基板ホルダ１００は、放射エネルギーを吸収し、再放射し得るサセプタである。このようなサセプタは、炭化ケイ素でコーティングされたグラファイトから形成し得るが、他の材料が適切な場合もあることを当業者は理解するだろう。
【００３０】
図３を参照すると、基板ホルダ１００の中央部１０２の下面１０６は、複数の凹所１１４を含み、当該凹所１１４は、それぞれ、中空の複数のアーム付きの支持スパイダー２２の支持アーム１４８の上端部１５０を受け入れるような大きさでありそのように形成される（図１、図８）ことが好ましい。凹所１１４の数は、スパイダー２２のアーム１４８の数と等しいことが好ましい。各凹所１１４は、後述するようにガスの漏れを最小限にするように、ぴったりと対応の支持アーム１４８を受け入れるような大きさであることが好ましい。しかしながら、望ましい場合は、隙間嵌めしてもよい。凹所１１４は、基板ホルダ１００の中心周りに等しい角度の間隔をおいて配置されることが好ましい。ここに示す実施形態では、３つの凹所１１４が、１２０°の角度の間隔をおいて配置されている。凹所１１４の配置は、スパイダー２２がホルダ１００を安定的に支持し得るように、しかしながら、モーメント力が大きくなり過ぎることによりスパイダーアーム１４８がたわむ危険性（いくつかのシステムで起こることが知られている）が生じない限り、基板ホルダ１００の中心から径方向に十分遠くへの配置であることが好ましい。
【００３１】
基板ホルダ１００の中央部１０２は、上面１０４から下面１０６に延びる複数の通路または孔を含む。ここに示す実施形態では、通路は、１２の通路１１６からなる第１のセットと、通路１１６の第１のセットの径方向内側に配置された８つの通路１１８からなる第２のセットと、通路１１６の第１のセットから径方向外側に配置された３９の通路１２０からなる第３のセットと、を含む。図３に示すように、通路１１６の下端部は、凹所１１４内にある。ここに示す実施形態では、各凹所１１４は、通路１１６のうち４つの通路１１６の下端部を含む。通路１１８は、概ね円形に基板ホルダ１００の中心の近くまたは周りに配置される。通路１２０は、羽根からなるリング１１０と通路１１６からなる３つのグループとの間に径方向に、概ね３つの同一の中心の円形に配置される。中央部１０２の通路を多種多様な配置にし得ること、およびここに示す配置は単に一例に過ぎないことが理解されるだろう。通路１１６、１１８、および１２０の数は、約９〜２５０以内であることが好ましいが、約６〜２２５以内、約２０〜２５０以内、約５０〜２００以内、約１００〜２００以内、または約１００〜２５０以内にしてもよい。中央部１０２の下面１０６は、通路１１６、１１８、および１２０の密度が、１ｃｍ２あたり０．０１〜３．０通路であることが好ましいが、１ｃｍ２あたり０．０５〜２．５通路以内、１ｃｍ２あたり０．１０〜２．５通路以内、１ｃｍ２あたり０．２０〜２．５通路以内、１ｃｍ２あたり０．５０〜２．０通路以内にしてもよい。図３に示すように、ホルダ１００は、中央温度センサまたは熱電対２８（図１）を受け入れるように適合された中央凹所１２２を含む。
【００３２】
通路１１６からなる第１のセットには、１つの凹所１１４の通路１１６の中を上向きに流れるガスが凹所１１４の中心から遠くに導かれるように、垂直に対して傾斜または角度をつけることが好ましい。通路１１８からなる第２のセットのいくつかまたは全ては、（中央部１０２の上面１０４における）上端部が（中央部１０２の下面１０６において）下端部から径方向外側になるように傾斜させることが好ましい。通路１２０からなる第３のセットのいくつかまたは全ては、（上面１０４における）上端部が（中央部１０２の下面１０６における）下端部から径方向内側になるように傾斜させることが好ましい。通路１１６、１１８、および１２０は、好ましくは垂直に対して３０°〜６０°の範囲内の角度に、さらに好ましくは垂直に対して約４５°の角度に傾斜させる。通路１１６の直径は、好ましくは０．０４〜０．２５インチの範囲内であり、さらに好ましくは約０．０８０インチの範囲内である。通路１１８および１２０の直径は、好ましくは０．０４〜０．２５インチの範囲内であり、さらに好ましくは約０．１００インチの範囲内である。ガスを通路の中に流し得るという目標を十分考えて、通路を他の直径にし得る。
【００３３】
通路１１６、１１８、および１２０は、概ね、中央部１０２に均等に配置し得る。他の実施形態では、通路を中央部１０２に不規則に配置する場合がある。通路は、中央部１０２中に流体を供給するのに適切などんなパターンに形成してもよい。通路は、基板ホルダ１００への流体の流れを望ましいものにするのに適切などんな大きさおよび形状にもし得ることが考えられる。通路の直径および向きは、例えば、中央部１０２を通過するガスの所望の流量と、通路により供給されるガスが基板１６の裏面１５４に当たる所望の角度とに基づいて決定され得る。さらに、通路は、望ましい場合相互に同様にしてよくまたは相違させてよい。
【００３４】
図４および図５は、図２および図３の基板ホルダ１００の周縁部分の断面図および拡大平面図であって、ホルダの縁の形状をさらに詳細に示す。上述のように、ホルダ１００は、スペーサー羽根１２４のリング１１０の外側に外側環状肩部１０８を含む。肩部１０８の上面１３２が、羽根１２４の上方に隆起して、その結果、肩部１０８が、羽根１２４上に支持された、基板１６の周縁１７（図１、図７、および図８）を囲むことが好ましい。好ましい実施形態では、スペーサー羽根１２４は、各羽根１２４を羽根のリング１１０の中心に対して角度をつけて、相互に間隔をおいて配置され、概ね平行である。これに関連して、「概ね平行」とは、羽根１２４が、概ね同じ方向に向けられ、また、湾曲させる場合、ある程度一致する横に並んだ湾曲を有することを意味する。図５に示す羽根１２４は、径方向内側の端部が径方向外側の端部よりもラジアル方向により近くに配置されるように、いくらか湾曲している。チャネル１２６は、羽根１２４同士の間に画定される。図５を参照すると、ホルダ１００を時計回りに回転させると、角度をつけた羽根１２４が、実質的にガスがチャネル１２６を通って径方向内側へ流れるのを妨げるかまたは阻止し、また実質的にガスがチャネル１２６を通って径方向外側へ流れるのを助けることが、理解されるだろう。ホルダ１００が反時計回りに回転すると、逆の現象が観察される。あるいは（図５に示すように湾曲させることとは逆に）スペーサー羽根１２４を真っ直ぐにしてもよいことを、当業者は理解するだろう。図６に羽根１２４を真っ直ぐにした代替形状を示す。
【００３５】
図４および図５に示す実施形態では、スペーサー羽根１２４のリング１１０は、浅い環状溝１２８により囲まれており、このことは、基板１６（図１）から基板ホルダ１００への放射損失を最小限にすることに役立つ。ホルダ１００はまた、羽根付きリング１１０および浅い環状溝１２８から径方向内側に配置された環状の断熱溝１３０を含む。基板１６がホルダ１００により支持されホルダ１００と熱的接触をする羽根付きリング１１０の領域において、断熱溝１３０は、基板１６からホルダ１００への熱伝導を補償することに役立つ。スペーサー羽根１２４、溝１２８、および溝１３０の設計および形状の詳細は、米国特許出願第１０／６９７，４０１号明細書にさらに記載されている。
【００３６】
図７および図８に、基板支持システム１４０を示し、この基板支持システム１４０は、中空支持スパイダー２２により支持された図２および図３の基板ホルダ１００を有する。図７は、基板１６がホルダ１００上に支持された様子を示す平面図である。図７では、凹所１１４の輪郭を点線で示している。図８は、図７の７−７線に沿った、基板支持システム１４０の断面図である。支持スパイダー２２は、中空本体またはマニホールド部１４６を含み、当該中空本体またはマニホールド部１４６は、下部入口１４２を有し、この下部入口１４２は、ガス輸送器１４４からマニホールド部１４６内へのガスの流れを促進するように、ガス輸送器１４４の上端部または出口１４３と係合する。スパイダー２２は、ガス輸送器１４４と流体密式に係合することが好ましい。本実施形態では、ガス輸送器１４４は、硬質な垂直の管を含む。ガス輸送器１４４は、スパイダー２２を支持することが好ましい。例えば、スパイダー２２の入口１４２は、ガス輸送器１４４の出口１４３に緊密に取り付けられる（例えば、螺合係合する）ように形成し得る。あるいは、マニホールド部１４６は、ガス輸送器１４４の上端部に載る内側フランジ（図示せず）を具え得る。さらに、マニホールド部１４６は、ガス輸送器１４４の出口１４３内に挿入されるような大きさにし得る。ガス輸送器１４４がスパイダー２２を支持することになる種々の構成があることを、当業者は理解するだろう。それらのいずれも本発明の実施形態のどれかに用い得る。
【００３７】
スパイダー２２は、複数の中空の管またはアーム１４８を含み、当該管またはアーム１４８は、マニホールド部１４６から概ね径方向外側かつ上方に延び、アーム１４８は、マニホールド部１４６からのガス流を受けるように形成されている。管またはアーム１４８は、円筒形である必要はなく、種々の別の断面形状およびサイズにし得ることが理解されるだろう。さらに、断面形状およびサイズは、長さに沿って変化させてよい。アーム１４８は、基板ホルダ１００の中央部１０２の下面１０６を支持する、開口した上端部１５０を有する。ここに示す実施形態では、上端部１５０は、ホルダ１００の凹所１１４内に受け入れられる。アーム１４８の上端部１５０は、好ましくは流体密式に、ガスを上方に凹所１１４の通路１１６内へ輸送するように形成される。スパイダー２２がガスを供給する通路１１６の数は、所望の通り変化させ得ることが理解されるだろう。いくつかの実施において、スパイダー２２からガスを受け入れる１つの通路１１６を具える必要があるに過ぎず、この場合、スパイダーは、１つの中空アーム１４８を含むだけでよい。アーム１４８の上端部１５０を凹所１１４内に受け入れることはまた、スパイダー２２の回転をホルダ１００の回転に伝えることに役立つ。
【００３８】
図８に示すように、基板１６の周縁部は、スペーサー羽根１２４のリング１１０の上部支持面（図５、図６）に支持される。スペーサー羽根１２４の大きさは、薄い隙間領域１５２が、中央部１０２の上面１０４と基板１６の裏面１５４との間に存在するような大きさである。隙間領域１５２の高さは、スペーサー羽根１２４の高さにより調節される。隙間領域１５２は、実質的に均一の高さであることが好ましい。図を簡略化するために、図８における通路１１６、１１８、および１２０の配置および数は、図２および図３に示した配置および数とはいくらか異なっている。通路の配置および数は、非常に種々の異なる配置および数にしてよいことを、当業者は理解するだろう。
【００３９】
基板ホルダ１００および支持スパイダー２２は、熱膨張係数が同様または異なる材料から形成し得る。一実施形態では、ホルダ１００およびスパイダー２２は、ホルダ１００の下面１０６と、スパイダー２２の支持アーム４８の上端部１５０との間の相対的な移動を減少させるために、同じ熱膨張係数を有する。
【００４０】
基板１６を処理するための基板支持システム１４０の使用をここで説明する。基板１６は、スペーサー羽根１２４の上方支持面が基板の周縁部を支持するように、基板ホルダ１００上に載せられる。（「パージガス」または「スイープガス」としても知られる）不活性ガス流をガス輸送器１４４の中に上方へ噴射するガスソースが、設けられる。図８では、不活性ガス流を矢印で示す。不活性ガスは、支持スパイダー２２のマニホールド部１４６内へ流れ、次に、中空アーム１４８内へ流れる。不活性ガスは、通路１１６の中を上方へ隙間領域１５２内へ流れ続ける。ここに示すように、通路１１６は、不活性ガス流が基板１１６に９０°の角度で衝突しないように傾斜している。これは、不活性ガス流が、望ましくないことだが基板１６を冷却し、基板１６に低温箇所を生じ得る程度を低くすることに役立つ。通路１１６から出ると、不活性ガスは、隙間領域１５２を流れる。不活性ガスのいくらかは、スペーサー羽根１２４同士の間のチャネル１２６（図５）を径方向外側に、そして、基板１６の周囲の縁１７の周りを上方へ上部リアクタチャンバ２内に流れる。不活性ガスの残りは、ホルダ１００の通路１１８および１２０を通って下部リアクタチャンバ４内へ下向きに流れることにより、隙間領域１５２から出て行く。任意選択的に、ガス（好ましくは不活性ガス）の第２の流れを、基板ホルダ１００の中央部１０２の下面１０６の概ね下かつそれと平行に下部チャンバ４内に向けて、通路１１８および１２０の下端部から出る不活性ガスを押し流し得る。これらの混合ガス流を除去するための別個の下流のリアクタ出口または排気部を、石英チャンバ仕切り３６（図１）の下のチャンバ４内に設け得る。
【００４１】
上に説明したように、複数の通路１１８からなる第２のセットおよび複数の通路１２０からなる第３のセットはまた、垂直に対して傾斜しまたは角度をつけられている。図８に示すように、通路１１８の第２のセットは、下端部が上端部の径方向内側になるように傾斜している。これによって、不活性ガスが通路１１６から径方向内側に通路１１８に向かって流れやすくなるので、不活性ガスが通路１１８を下向きに流れることが促進される。複数の通路１２０からなる第３のセットは、下端部が上端部の径方向外向きになるように傾斜している。これによって、不活性ガスもまた、通路１２０へ向かって通路１１６から径方向外側へ流れやすいので、不活性ガスが通路１２０を下向きに流れることが促進される。よって、ここに説明する通路１１８および１２０に角度をつけることによって、不活性ガスが、隙間領域１５２から下部リアクタチャンバ４内へ下向きに流れることが促進される。通路１１８および１２０に角度をつけることによって、基板裏面１５４がホルダ１００の下において加熱要素１４からの放射エネルギーに直接さらされる危険性（図１）も低下する。この危険性をさらに低下させるために、基板ホルダ１００の通路は、放射エネルギーが基板裏面１５４へ直接差し込まなくなる非直線形状であり得る。例えば、各通路は、垂直の部分および角度をつけた部分を具え得る。
【００４２】
上述の不活性ガスの流れと同様に、上部リアクタチャンバ２内において基板１６の上方に反応処理ガスを概ね水平に導く。反応ガスの流れによって、加工材料が基板１６の表面１５５に堆積することになる。不活性ガスが基板１６の縁１７の周りを上方へ流れることによって、反応ガスが基板の縁１７の周りそして隙間領域１５２内に下向きに流れることが、実質的に減少し、抑制され、妨げられる。よって、不活性ガスは、処理ガスの基板裏面への堆積を実質的に減少させ、抑制し、または妨げる。その上、支持スパイダー２２、ホルダ１００、および基板１６は、処理中に中央の垂直軸周りを回転することが好ましい。一般に、ガス輸送管１４４は、回転可能であり、その回転をスパイダー２２、ホルダ１００、および基板１６に伝える。ホルダ１００は、上述のように、角度をつけたスペーサー羽根１２４が羽根同士の間のチャネル１２６内において反応ガスの径方向内側への流れを妨げる方向に回転することが好ましい。角度をつけたスペーサー羽根１２４はまた、不活性ガスがチャネル１２６の中を径方向外側に流れるのを助け、このことは、さらに、処理ガスの内側の流れを減少させ、抑制し、または妨げる。よって、角度をつけたスペーサー羽根１２４は、基板の縁１７のさらに近傍における裏面の堆積をさらに減少させまたは妨げる。この点で、羽根１２４に角度をつけた結果、先行技術の基板ホルダの１０倍の改善がみられた。
【００４３】
基板支持システム１４０は、オートドーピングを減少させまたは妨げることが理解されるだろう。拡散したドーパント原子が基板１６の裏面１５から出ると、不活性ガスを隙間領域１５２内に強制的に流すことによって、ドーパント原子の殆どが、通路１１８および１２０を通って下向きに下部リアクタチャンバ４内へ押し流される。よって、拡散したドーパント原子が、基板の縁１７の周りを上方へ上部リアクタチャンバ２内に流れて基板１６の表面１５５に再堆積することが、実質的に妨げられる。さらに、外方拡散するいくらかのドーパント原子が、径方向外側にスペーサーのリング１１０を通って基板の縁１７の周りを上方へ流れる場合、縁１７の周りを上方へ流れる不活性ガスの勢いによって、このようなドーパント原子を、基板の表面１５５から吹き飛ばして、上部リアクタチャンバ２内における反応ガスおよび堆積副生成物の通常の流れにより運び去ることができる。領域１５２内へ上方に噴射される不活性ガスの圧力および流量は、このようなドーパント原子が基板の表面１５５に再堆積する可能性を低下させるかまたは最小限にするように調節し得る。
【００４４】
支持システム１４０は、例えば、中空の支持スパイダー２２によって、不活性ガスを隙間領域１５２内へ制御可能に直接強制流入させ得ることから、先行技術のシステムを上回る著しい改良がされている。基板ホルダ１００およびスパイダー２２の特定の設計に基づいて、ホルダ１００の中央部１０２の所望の場所の選択されたどんな数の通路１１６にも直接不活性ガスを供給し得る。このシステムは、さらに効率的に裏面堆積およびオートドーピングを減少させるかまたは妨げる。
【００４５】
図１を参照すると、上述のように、リアクタ１０の仕切り３６は、上部リアクタチャンバ２から下部チャンバ４内への反応ガスの流れを完全には妨げないことが多い。いくつかの先行技術のシステムでは、基板ホルダの下のこのような反応ガスは、基板の裏面に流れ基板の上に堆積する場合がある。しかしながら、図７および図８に示す基板支持システム１４０が、この問題を解決する。不活性ガスを支持スパイダー２２内に強制流入させることによって、不活性ガスがホルダ１００の通路１１８および通路１２０を通って下向きに流れることが好ましく、これによって、反応ガスが基板の裏面１５４に上方に流れることが実質的に抑制される。裏面堆積のこのモードの危険性はまた、上部チャンバ２と下部チャンバ４との間の圧力差を維持することにより低下させ得る。後者の中の圧力は、前者の圧力よりも高く維持される。いくらかの不活性ガスを直接下部チャンバ４内へ導入し、チャンバ４からのどんな流出口の大きさも小さくしまたは流出口を完全に取り除くことによって、この圧力の差を生じさせ得る。この余分の不活性ガスは、ガス輸送器１４４からチャンバ４への代替流路（すなわち、不活性ガスが、隙間領域１５２を流れずにチャンバ４内へ流れ得る流路）、または別個のガス入口を設けることにより、チャンバ４内に導入し得る。
【００４６】
基板支持システム１４０を、基板１６の裏面１５４から自然酸化層を除去するために使用し得ることも理解されるだろう。洗浄ガス（例えば、水素ガス）をガス輸送器１４４、スパイダー２２、および通路１１６を通って上方へ隙間領域１５２内に供給し得る。洗浄ガスは、裏面１５４から酸化層を除去する。次に、過剰な洗浄ガス、および酸化物の除去による副生成物が、隙間領域１５２から通路１１８および１２０を通って、また、ある程度、（羽根１２４同士の間のチャネル１２６を介して、図１）基板１６の周縁１７の周りを上方へ流出する。酸化層の除去は、基板１６の裏面１５４および表面１５５に対して同時に行い得る。よって、上述の基板裏面の洗浄操作には、上部リアクタチャンバ２内において基板１６の上方に、概ね水平方向の洗浄ガスの流れを同時に導入することが含まれ得る。スパイダー２２、ホルダ１００、および基板１６を、洗浄操作中に中央の垂直軸線周りに回転させることが好ましく、これによって、酸化層の除去が、均一にかつ完全に行われるように改善される。繰り返すが、角度をつけたスペーサー羽根１２４は、酸化物除去による副生成物および過剰な洗浄ガスが、チャネル１２６を通って径方向外側へ流れることを助ける。いくつかの実施形態では、２分未満、ある場合には４０〜６０秒間「ベーク」すること（すなわち、裏面１５４を洗浄ガスに晒すこと）により、基板裏面１５４から酸化層をほぼ完全に除去し得ることが分かった。
【００４７】
ホルダ１００の代わりに他の基板ホルダ、特に基板１６の裏面とホルダの上面との間に隙間領域１５２を設けた基板ホルダを使用し得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、異なるタイプのスペーサー要素（例えば、ホルダ面に取り付けられるスペーサーリップ部、スペーサー節部またはピン、いくつかのガス流溝を有する環状リップなど）を有する基板ホルダを使用してよい。
【００４８】
図９および図１０に、本発明の他の実施形態に係る基板支持システム２００を示す。本システム２００は、支持スパイダー２２の代わりに概ねボウル状またはカップ状の基板ホルダ支持部２０４を含む。図９は、システム２００全体の側方断面図であり、また、図１０は、ホルダ支持部２０４のみの平面図である。本システム２００は、基板処理（例えば、エピタキシャル堆積などのＣＶＤ）または酸化層の除去中に基板１６を支持し得る。上述のシステム１４０と同様に、本システム２００は、支持された基板１６の裏面と処理ガスとが接することを妨げるかまたはその程度を低下させる。本システム２００はまた、オートドーピングを減少させるかまたは妨げる。支持スパイダー２２と同様に、基板ホルダ支持部２０４は、ガス輸送器１４４（例えば、回転可能な垂直の管）に装着し得、基板ホルダ１００と係合しそれを支持し得る。基板ホルダ支持部２０４は、回転式に基板ホルダ１００を管１４４に結合し得、その結果、管、支持部２０４、およびホルダ１００が、同時に回転する。
【００４９】
ここに示す実施形態では、基板ホルダ支持部２０４は、概ね平坦なベース２５１を含み、このベース２５１は、ガス輸送管１４４の上端部から概ね垂直で好ましくは環状の構造体２５２へ延びる。構造体２５２は壁を含むことが好ましい。基板ホルダ１００は、垂直壁２５２の上縁２６２に、好ましくは固定式に載せ得る。上縁２６２は、上縁２６２とホルダ１００の下面１０６との間の境界面を横切る流体の流れを制限するように形成されることが好ましい。壁２５２は、ホルダ支持部２０４の比較的大きい上部開口部を画定し、この上部開口部は、少なくともホルダ１００の底面１０６の大部分の下になるようにすることが好ましい。この上部開口部は、基板ホルダ１００が特に支持するように設計されている基板１６の大きさのある割合の領域を定める。この割合は、５０〜１２０％であることが好ましいが、７０〜１２０％、９５〜１２０％、５０〜１００％、または７０〜１００％の範囲内にしてもよい。チャンバ２６０は、ベース２５１の上面２６５とホルダ１００の中央部１０２の下面１０６との間に画定される。基板ホルダ１００の通路２４０は、ホルダ１００とホルダ支持部２０４との間に画定されたチャンバ２６０と、隙間領域２５２との間に流体連通を提供する。ホルダ支持部２０４は、石英などの適切な特性を有する材料、炭化ケイ素でコーティングされたグラファイトまたは他の材料から組み立て得る。当業者は、ここに説明するように、材料のタイプ、厚さ、形状の適切な組み合わせを決定して、本発明の所望の目的のどの目的も達成し得る。
【００５０】
ここに示す実施形態では、基板ホルダ１００は、図２〜図８に示す基板ホルダ１００と実質的に同じである。しかしながら、他の基板ホルダ、特に基板１６の裏面とホルダの上面との間に隙間領域２５２を設けた基板ホルダを使用し得ることを、当業者は理解するだろう。例えば、異なるタイプのスペーサー要素（例えば、スペーサーリップ部、ホルダ面に取り付けられるスペーサー節部またはピン、いくつかのガス流溝を有する環状リップなど）を有する基板ホルダを使用してよい。ホルダ１００の凹所１１４と係合するようなスパイダーアームがない場合、この実施形態の目的のために、ホルダ１００の凹所１１４を変更または省略し得ることも、当業者は理解するだろう。さらに、この実施形態では、上述の通路１１６、１１８、および１２０の間に関連性のある差異はない。したがって、この実施形態では、ホルダ１００の通路は、上端部２４２および下端部２４４を有する通路２４０と総称する。前述の実施形態におけるように、通路２４０は、基板裏面１５４にガスが直接衝突することを最小限にするように角度をつけるかまたは形成されることが好ましい。
【００５１】
基板ホルダ１００は、取り外し可能にまたは永続的に基板ホルダ支持部２０４に結合可能であり、基板ホルダ支持部２０４は、次に、ガス輸送器１４４に連結される。基板ホルダ１００は、基板ホルダ支持部２０４によって、実質的にそれらの間にすべりが起こらず同時に回転するように、固定式に支持されることが好ましい。例えば、基板ホルダ１００は、基板ホルダ支持部２０４に載せることができ、その結果、基板ホルダ１００は、基板ホルダ支持部２０４から持ち上げ得ることが好ましい。他の実施形態では、基板ホルダ１００の底面は、ホルダ支持部２０４の上縁と（例えば、スナップ連結、ピンまたは孔による連結、または他の適切な手段により）連結して、ホルダ１００をホルダ支持部２０４と回転式にロックするように形成される。
【００５２】
ここに示す基板ホルダ支持部２０４は、ベース２５１と環状の垂直壁２５２とを含む。ベース２５１は、壁２５２からフランジ２５３まで延び、フランジ２５３は、ガス輸送器１４４と係合する。ここに示す実施形態では、ベース２５１は、フランジ２５３から水平方向に延び、ホルダ１００の形状と概ね同様の形状である。しかしながら、ベース２５１は、ホルダ支持部２０４の一部分（例えば、壁２５２）が基板ホルダ１００の下面１０６と係合するのに適するどんな形状にしてもよい。基板ホルダ支持部２０４の壁２５２は、ベース２５１の周縁から上方に延びる。壁２５２は、基板１６をその上に支持した基板ホルダ１００を保持し支持し得るような大きさおよび形状である。ここに示す実施形態では、壁２５２は、ベース２５１に概ね垂直方向に向けられ垂直になっている。図示していないが、壁２５２は、例えば、ベース２５１と基板ホルダ１００の下面１０６との間の所望の距離によって、ベース２５１および基板ホルダ１００に対してどんな角度に向けてもよい（例えば、円錐形にしてもよい）。さらに、壁２５２は、ベース２５１と基板ホルダ支持部２０４との間を所望の距離にするようにどんな高さにしてもよい。
【００５３】
ここに示す基板ホルダ支持部２０４は、基板１６の裏面１５４が、ホルダ１００の下に配置された放射加熱要素１４（図１）に直接さらされることを妨げることが好ましい。特に、ホルダ支持部２０４は、ホルダ１００の通路２４０を通る直接的な熱エネルギーを遮断する。これは、基板１６に高温箇所を存在させないことに役立ち、基板１６のこの高温箇所は、基板に堆積する材料層の均一性に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００５４】
ここに示す実施形態では、チャンバ２６０は、概ね円筒形である。一実施形態では、チャンバ２６０は、概ね一定の高さである。他の実施形態では、チャンバ２６０の高さは、径方向に変化する。例えば、チャンバ２６０の高さは、径方向外側に低くしてもよい。しかしながら、チャンバ２６０は、望ましく適切な高さのどんな輪郭にしてもよい。ここに示す実施形態では、ベース２５１および壁２５２の断面の輪郭は、概ねＵ字状である。あるいは、この輪郭は、Ｖ字状、Ｗ字状、半円形、またはそれらの組み合わせ、または他の適切などんな形状でもよい。
【００５５】
ベース２５１および壁２５２の大きさおよび形状は、チャンバ２６０を所望の大きさおよび形状にするために変更し得る。ここに示す実施形態では、例えば、基板ホルダ支持部２０４は、チャンバ２６０が壁２５２の高さと等しい実質的に均一な高さの概ね円筒形となるような、概ねボウル状またはカップ状である。壁２５２の縁または上部２６２を望ましい配置にすることによりベース２５１の直径を選択し得る。ここに示す実施形態（図９）では、ベース２５１の大きさは、壁２５２が通路２４０の全ての径方向外側に配置されるような大きさである。
【００５６】
基板ホルダ支持部２０４は、ガス輸送器１４４の上端部または出口１４３に装着し得る。一実施形態では、ガス輸送器１４４は、中空の管状部材であり、この管状部材は、流体（例えば、洗浄ガスおよび／または不活性ガス）を基板ホルダ支持部２０４に供給する。管１４４は、管通路２１０を含み、この管通路２１０は、管１４４を通ってチャンバ２６０へ延びる。ガス輸送器１４４は、ホルダ支持部２０４、ホルダ１００、および基板１６を同時に回転させるように回転し得ることが好ましい。任意選択的に、ホルダ１００、ホルダ支持部２０４、および基板１６を上方および／または下方へ移動させるように、ガス輸送器１４４を垂直方向に移動させ得る。基板１６が基板支持システム２００に配置されていないとき、ガス輸送器１４４は、ホルダ１００およびホルダ支持部２０４を移動させ得ることが理解されるだろう。
【００５７】
ここに示す実施形態では、比較的狭い通路２４０によって、隙間領域１５２とチャンバ２６０との間を流体連通させ得る。すなわち、ガスは、隙間領域１５２とチャンバ２６０との間を通路２４０を介して移動し得る。他の実施形態では、このような流体連通は、溝穴付きリングまたはホルダ１００の中央部１０２の単一の大きな孔などの他のタイプの通路によって、有効にし得る。
【００５８】
基板ホルダ１００および基板ホルダ支持部２０４は、熱膨張係数が同じまたは異なる材料からなり得る。一実施形態では、ホルダ１００およびホルダ支持部２０４は、ホルダ１００の下面１０６と壁２５２の上部２６２との間の相対移動を減少させるように、熱膨張係数が同じである。
【００５９】
一実施形態では、ホルダ支持部２０４の壁２５２の上部２６２と、ホルダ１００の下面１０６との間の摩擦係合によって、ホルダ支持部２０４に対するホルダ１００の位置が維持される。ホルダ１００は、ガス輸送器１４４の回転軸を中心として配置されることが好ましい。任意選択的に、ホルダ１００は、それ自体をホルダ支持部２０４に対して中心に配置するための手段を具え得る。例えば、下面１０６に、隆起または溝を具える場合があり、この隆起または溝は、上部２６２と係合するように形成されて、ホルダ１００のホルダ支持部２０４に対する位置を、所望の位置のままにすることまたは所望の位置に移動することを保証する。上部２６２および下面１０６の少なくとも一方は、特にホルダ１００およびホルダ支持部２０４を回転させている間にホルダ１００とホルダ支持部２０４との間のすべりを妨げるための突起、スプライン、溝、粗面、または面の他の特徴を具え得る。任意選択的に、チャンバ２６０の完全な状態を維持するために、上部２６２と下面１０６との間にシールを形成してもよい。例えば、シールは、下部リアクタチャンバ４内の加工ガスがチャンバ２６０内に入ることを抑制するかまたは妨げ得る。
【００６０】
ここに示す実施形態では、基板ホルダ１００、基板ホルダ支持部２０４、およびガス輸送器１４４は、後述する裏面堆積を抑制するように形成される。基板処理中に、不活性ガスが、ガス輸送器１４４を通って上方へチャンバ２６０内に導かれる。不活性ガスは、チャンバ２６０中を流れチャンバ２６０を満たす。不活性ガスのいくらかは、通路２４０から隙間領域１５２内へ流れる。隙間領域１５２内の不活性ガスは、「ガスカーテン」を形成し、この「ガスカーテン」は、基板１６の上方の上部リアクタチャンバ２内の処理ガスが、基板縁１７の周りを隙間領域１５２へ流出することを抑制しまたは妨げる。特に、隙間領域１５２内の不活性ガスは、基板１６の上方のチャンバ２内の処理ガスと比較して少なくとも若干高い圧力なので、基板ホルダ１００と基板縁１７の周りの基板１６との間を上方へ流れやすい。ここに示す実施形態では、不活性ガスは、図２〜図８の実施形態に関連して上述したように、スペーサー羽根１２４同士の間のチャネル１２６（図５、図６）を通って径方向外側へ流れることにより、隙間領域１５２を出て、次に基板縁１７の周りを上方へ流れる。さらに、上述のように、角度をつけたスペーサー羽根１２４は、不活性ガスがチャネル１２６内を径方向外側に流れることを促進し、このことによって、ガス（反応ガスまたは不活性ガス）がそれらの間を径方向内側に流れることが実質的に抑制されるかまたは妨げられる。
【００６１】
隙間領域１５２内の圧力が高過ぎる場合、基板１６は、望ましくないことだが、基板ホルダ１００に対して持ち上がりかつ／または摺動する場合がある。隙間領域１５２内の圧力が低過ぎる場合、基板１６の上方の反応ガスは、基板縁１７の周りから隙間領域１５２内へ流出する恐れがある。隙間領域１５２の不活性ガスの圧力は、上部リアクタチャンバ２内の反応ガスの圧力よりも若干または実質的に高いが、基板１６が基板ホルダ１００に対して持ち上がりかつ／または摺動するほど高くはならないことが好ましい。隙間領域１５２内のガスの圧力を選択する際、その目的は、基板を（局所的にまたは違った風に）冷却する、あるいは基板が持ち上がるまたは摺動する実質的な危険を招かずに、基板縁１７の周りにおけるチャンバ２から隙間領域１５２内への反応ガスの流れを実質的に妨げるかまたは減少させることである。当業者は、これらを考慮した上で、隙間領域１５２内の適切なガス圧力を選択し得るだろう。一実施形態では、チャンバ２６０内に流れる不活性ガスを、通常、０．４〜２．０ｓｌｍという比較的低い流量で供給することが考えられる。好ましい実施では、チャンバ２内の反応ガスは、基板処理中に隙間領域１５２内へ殆どまたは全く流れない。
【００６２】
不活性ガスを直接基板ホルダ１００の通路１１６（図２、図３、図８）内へ導く、上述のガス輸送用スパイダー２２と比較して、基板ホルダ支持部２０４は、基板１６の局所的冷却を減少させることが好ましい。これは、ガス輸送用スパイダー２２が不活性ガスの噴出を直接基板裏面１５４の特定の場所に導くが、ホルダ支持部２０４はそうしないことによる。ホルダ支持部２０４は、通路２４０の中をさらにゆっくりと不活性ガスを移動させ得ることに役立ち、その結果、ガスは、その程度の勢いでは基板裏面１５４に衝突しない。
【００６３】
図１を参照すると、上述のように、リアクタ１０の仕切り３６は、反応ガスが上部リアクタチャンバ２から下部チャンバ４内へ流れることを全く妨げないことが多い。いくつかの先行技術のシステムでは、基板ホルダの下のこのような反応ガスは、基板裏面に流れその上に堆積する場合がある。しかしながら、図９および図１０に示す基板支持システム２００は、この問題を解決する。基板ホルダ支持部２０４は、チャンバ４内のこのような反応ガスが通路２４０から隙間領域１５２内に流れることを実質的に抑制するかまたは妨げることが好ましい。特に、ベース２５１および環状の壁２５２が、これらの反応ガスのチャンバ２６０内への流れを抑制する。任意選択的に、下部チャンバ４内の反応ガスが壁２５２の上部２６２と基板ホルダの下面１０６との間からチャンバ２６０内へ流出することを妨げるかまたは抑制するのに十分な圧縮を、チャンバ２６０内の不活性ガスに対して行い得る。例えば、チャンバ２６０内における不活性ガスの圧力は、少なくとも下部チャンバ４内のガスの圧力と同じかまたは若干高い圧力に維持し得る。さらに、本システム２００は、その代わりに、上部チャンバ２と下部チャンバ４とを隔てる仕切り３６を具えていないリアクタ１０内において使用し得る。仕切り３６を省略することによって、コストおよび複雑さが低減され、失透および望ましくない石英仕切り３６へのコーティングなどのいくつかの加工の問題が回避され得る。
【００６４】
基板支持システム２００はまた、基板裏面１５４からの自然酸化層の除去を促進する。酸化層は、（Ｈ２などの）洗浄ガスを、ガス輸送器１４４を通って上方へ噴射することにより、基板裏面１５４から除去し得る。過剰の洗浄ガス、および酸化物除去による副生成物は、基板縁１７の周りを上方へ上部リアクタチャンバ２内に流すことにより、システム２００から排出し得る。基板ホルダ１００の回転は、洗浄ガス、および酸化物除去による副生成物をこのように流すことに役立ち得る。一般に、追加の洗浄ガスを上部チャンバ２内の基板１６の上方に同時に供給して、同時に基板１６の表面１５５から酸化層を除去する。
【００６５】
基板支持システム２００を流れる不活性ガスは、水素ガスなどのシリコン非含有不活性ガスであることが好ましい。水素ガスは、不活性パージまたはスイープガス、および洗浄ガスとして作用し得ることが理解されるだろう。ある温度条件のもとシリコンウエハ１６上に酸化層がないとき、水素ガスは不活性である。酸化層（ＳｉＯ２）がシリコンウエハ１６上にあるとき、水素ガスは、酸化層を化学的に還元して、酸素を除去し、ウエハ面上にシリコンを残しておく。一実施形態では、不活性ガスは、ほぼ全てが水素である。しかしながら、他の一つのガスまたは複数のガスを基板支持システム２００中に流してよい。
【００６６】
ガス輸送器１４４を通ってチャンバ２６０および隙間領域１５２内へ流れるガスの圧力および流量は、基板１６、基板ホルダ１００、およびホルダ支持部２０４の大きさおよび形状に基づいて調整し得る。ガスの圧力および流量はまた、下部リアクタチャンバ４内における、ガスの流れのパラメータおよび特性に基づいて調整し得る。このことは、当然ながら、複数の通路２４０のどの通路が、ホルダ支持部２０４の環状壁２５２の径方向外側に配置された下端部２４４（例えば、後述の図１１）を有するか否かにより異なる。
【００６７】
図１１に、本発明の他の実施形態に係る基板支持システム３００を示す。本システム３００の要素の多くは、上述の基板支持システム２００と同様であり、よって、詳述はしない。後述するように、基板支持システム３００は、なお、基板裏面の堆積を妨げるかまたはその程度をかなり低くしながらも、オートドーピングをさらに効果的に減少させる。
【００６８】
基板支持システム３００は、基板ホルダ１００を支持する大きさおよび形状である基板ホルダ支持部３０４を含む。上述のように、ホルダ支持部３０４は、ガス輸送器（例えば、回転可能な垂直の管）の上端部または入口に取り付けられるように形成されたフランジ２５３を含む。ホルダ支持部３０４の大きさは、少なくとも１つの通路３４０の下部開口部３４４の配置が、開口部３４４から下方へ流出するガスがチャンバ２６０内へ流入しないような配置になる大きさである。ここに示す実施形態では、開口部３４４は、環状壁２５２の径方向外側に配置され、この環状壁２５２は、概ね円形であることが好ましい。通路２４０の複数の下部開口部３４４からなる少なくとも１つの完全なセットまたはリングは、開口部３４４から流出するガスがチャンバ２６０内に流入しないように（例えば、開口部３４４が全て環状壁２５２の径方向外側に）配置されることが好ましい。任意選択的に、複数の通路３４０からなる複数のリングである下部開口部３４４は、環状壁２５２の径方向外側に配置される。複数の通路３４０からなるこの少なくとも１つの最も外側のセットまたはリングは、基板ホルダ１００の周縁領域中に実質的に均等に配置されることが好ましい。基板処理中に、少なくとも１つの通路３４０からなるセットまたはリングを通って下方へ流れる不活性ガスは、後述するように、拡散するドーパント原子の殆どまたは実質的に全てを、隙間領域１５２から基板ホルダ１００の下のリアクタの下部チャンバ４へ押し流す。あるいは、基板ホルダ支持部３０４の径方向外側に配置された通路３４０は、ベースプレート２５１の周縁の周りに不規則な間隔をおいて配置してよい。以下の説明において、参照番号２４０は、ガスをホルダ支持部３０４内へ排出するように下端部または開口部２４４が配置される通路を指し、参照番号３４０は、ホルダ支持部３０４の外側のチャンバ４にガスを排出するように下端部または開口部３４４が配置される通路を指す。
【００６９】
作動時に、不活性ガスは、ガス輸送器を通ってフランジ入口２５３に給送され得る。不活性ガスは、上方へ、基板ホルダ支持部３０４と基板ホルダ１００との間に画定されるチャンバ２６０内に流れる。次に、不活性ガスは、通路２４０を通って基板ホルダ１００上方の隙間領域１５２内へ流れる。不活性ガスは、隙間領域１５２全体を流れ、隙間領域１５２を実質的に満たす。隙間領域１５２内における不活性ガスのかなりの部分は、通路３４０を通って下方へ下部リアクタチャンバ４内に流れる。したがって、隙間領域１５２は、チャンバ４とチャンバ２６０とを流体連通させている。通路３４０の数および配置は、隙間領域１５２および／またはチャンバ４内の不活性ガスの望ましい流れのパラメータに基づいて決定し得る。基板１６を通って拡散し、基板裏面１５４から流出するドーパント原子は、不活性ガスを通路３４０からチャンバ４内に下方へ流すことにより、隙間領域１５２から実質的に押し流すことが好ましい。これによって、基板１６の上面へのオートドーピングの量が実質的に妨げられるかまたは減少する。隙間領域１５２内における不活性ガスの圧力は、不活性ガスが通路３４０からチャンバ４内に強制的に流れるように、チャンバ４内の圧力より若干または実質的に高いことが好ましい。好ましい実施では、チャンバ４内のガスは、通路３４０から隙間領域１５２内に殆ど流れないか全く流れない。
【００７０】
引き続き図１１を参照すると、隙間領域１５２内の不活性ガスのいくらかは、スペーサー羽根１２４のリング１１０を通って径方向外側に、そして基板縁１７の周りを上方へ流れる場合がある（図５、図６）。不活性ガスのこの部分は、拡散するドーパント原子のいくらかを上部リアクタチャンバ２内に上方へ押し流すことができ、このことは、オートドーピングの危険を招く。このオートドーピングの危険性は、通路３４０の大きさを羽根１２４のチャネル１２６（図５、図６）の大きさに対して調節することにより、低下させ得る。各通路３４０の最も狭い断面の合計が、各チャネル１２６の最も狭い断面の合計よりも大きい場合、不活性ガスは、隙間領域１５２を出て、チャネル１２６からというよりは通路３４０から出て行くことを「選ぶ」傾向になるだろう。換言すれば、複数の通路３４０が、合計して、チャネル１２６よりも幅の広い流路に（すなわち、流れの断面積がより広く）なる場合、オートドーピングの危険性は低下する。オートドーピングの危険性は、通路３４０の流路の幅とチャネル１２６の流路の幅との間の不均衡が増すと、さらに低下することを、当業者は理解するだろう。
【００７１】
上述のように、スペーサー羽根１２４のリング１１０は、任意選択的に堅固な基板支持棚状部と入れ替えてよい。これらの２つの選択肢から選択する際に、当業者は、ウエハにおける温度の均一性に対する必要を、オートドーピングを減少させる必要と釣り合わせることができる。堅固な支持棚状部は、もしそれがなければ基板縁１７の周りに流出してしまうドーパント原子の流れを遮断することから、オートドーピングをより起こりにくくすることができる。スペーサー羽根１２４は、基板ホルダと基板１６との間の熱伝導を最小限にするので、温度の均一性が改善される。羽根１２４を使用するときでさえ、システムを強制的に流れる不活性ガスの流量を増加させることにより、オートドーピングを適切に減少させ得ることに、留意すべきである。ある実施において、堅固な基板支持棚上部が、裏面堆積をさらによく抑制し得ることも理解されるだろう。
【００７２】
引き続き図１１を参照すると、オートドーピングの危険性はまた、領域１５２、２、および４の圧力を適切に制御することにより、低下させ得る。隙間領域１５２の不活性ガスの圧力は、上部リアクタチャンバ２および下部リアクタチャンバ４内の圧力より大きいことが好ましい。もしそうでなければ、不活性ガスは、チャンバ２および４内へ流れない。任意選択的に、上部チャンバ２内の圧力は、下部チャンバ４内の圧力よりも若干または実質的に高く維持して、その結果、隙間領域１５２内の不活性ガスは、スペーサー羽根１２４のリング１１０（図５、図６）というよりも通路３４０を通って流れることが好ましい。
【００７３】
当然ながら、不活性ガスの殆どを、通路３４０を通って隙間領域から出すという目標は、上部チャンバ２から反応ガスの裏面堆積を妨げるように、不活性ガスのいくらかをスペーサー羽根１２４のリング１１０の中に流すという達成し得る目標と適切に釣り合わせることが好ましい。通路１４０およびチャネル１２６の大きさと、領域１５２、２、および４の圧力とを調節する際に、当業者は、基板支持システム３００の実施の際にこれらの目標を適切に釣り合わせるだろう。
【００７４】
図１１の基板支持システム３００はまた、反応ガスを下方へ通路３４０を通って押し流すことにより、裏面堆積を実質的に妨げ得る。上部リアクタチャンバ２からの反応ガスは、特に隙間領域１５２内の不活性ガスが羽根１２４のリング１１０（図５、図６）を通って径方向外側に流れない場合、基板縁１７と基板ホルダ１００の肩状部１０８との間を下方に流出し得る。このような反応ガスが、羽根１２４同士の間のチャネル１２６を通って径方向内側に流れる場合、不活性ガスの強制的な流れは、反応ガスの実質的にすべてを通路３４０から下方へ下部リアクタチャンバ４内に押し流すことが好ましい。このように、システム３００は、流出する反応ガスが基板１６の裏面１５４に堆積することを実質的に妨げるかまたはその程度を低下させる。複数の通路３４０からなる少なくとも１つのリングまたはセットは、断熱溝３０に非常に接近させて配置されて、反応ガスが堆積する場合がある基板裏面１５４の周縁の面積を最小限にすることが好ましい。複数の通路３４０からなる最も外側のリングまたはセットは、裏面に堆積するどんな反応ガスも、基板１６の除外ゾーン内のみに堆積するように配置されることが好ましい。
【００７５】
一実施形態では、基板支持システム３００は、下部開口部３４４を有する唯一の通路３４０が配置されるように形成され、この配置は、下部開口部３４４から下方へ流出するガスが、基板ホルダ支持部３０４の外側において下部リアクタチャンバ４内へ流れるようなものである。図１１に関連して、環状壁２５２の径方向外側にある下端部３４４を有する、唯一の通路３４０が存在することが好ましい。好ましい実施において、単一の通路３４０を通って下方に流れる不活性ガスは、外方拡散するドーパント原子の殆どまたは実質的に全てを隙間領域１５２から下部チャンバ４へ押し流す。本システム３００内に唯一の通路３４０があるだけなので、ドーパント原子および／または下方に流出する反応ガスを単一の通路３４０内にさらに効果的に押し流すためには、（図９および図１０に示したシステム２００の不活性ガスの圧力に比べて）さらに高い圧力で不活性ガスをホルダ支持部３０４内に注入することが好ましい。単一の通路３４０の大きさをある程度大きくすることも好ましい。唯一の通路３４０を有するこの実施形態によって、より多くの不活性ガスが基板縁１７の周りを上方に流れることになって、それにより、反応ガスの裏面堆積がより効果的に妨げられるかまたは減少することが好ましい。
【００７６】
基板ホルダ支持部２０４のフランジ入口２５３内に上方へ洗浄ガスを注入することにより酸化層を基板裏面１５４から除去するために、基板支持システム３００を使用し得ることが理解されるだろう。洗浄ガスは、チャンバ２６０および通路２４０を通って上方に流れて、酸化層を裏面１５４から除去する。過剰な洗浄ガスおよび酸化物除去による副生成物が、下方へ通路３４０を通って下部チャンバ４内へかつ／またはスペーサー羽根１２４のリング１１０を通って上部チャンバ２内へ径方向外側に流れることにより、システム３００を出て行く。洗浄ガスもチャンバ２内に同時に導入して、基板１６の表面１５５から酸化層を除去し得る。
【００７７】
上述の実施形態２００（図９および図１０）と実施形態３００（図１１）とに関して、基板ホルダ支持部２０４、３０４は、基板ホルダ１００内においてガスを種々の数の通路の下端部内に上方へ輸送するように形成され得る。この数は、少なくとも９つであるが、９〜２５０、６〜２２５、２０〜２５０,５０〜２００、１００〜２００、または１００〜２５０の範囲内であり得ることが好ましい。
【００７８】
基板支持システムの３つの異なる包括的な実施形態を上に説明した。すなわち、（１）中空の支持スパイダー２２を含むシステム１４０（図７および図８）と、（２）基板ホルダ支持部２０４を含むシステム２００（図９および図１０）であって、当該基板ホルダ支持部２０４では、基板ホルダ１００の複数の通路２４０の全てがチャンバ２６０と流体連通し、当該チャンバ２６０は、ホルダ１００とホルダ支持部２０４との間に画定されている、システム２００と、（３）基板ホルダ支持部３０４を含むシステム３００（図１１）であって、当該基板ホルダ支持部３０４では、ホルダ１００の１つまたはそれ以上の通路３４０が、チャンバ２６０の外側においてガスを下部リアクタチャンバ４内に下方へ排出するように配置された、システム３００とである。これらの実施形態が、相互にいくらか異なる利点を提供することを、本明細書における教示から当業者は理解するだろう。システム１４０が、オートドーピングに対して最も有効であると思われる。その理由は、外方拡散するドーパント原子を下部チャンバ４内に下方に押し流し得る通路１１８および１２０が比較的多くあることである。システム２００は、裏面堆積に対して最も有効であると思われる。ホルダ支持部２０４内へ注入される不活性ガス用の流出路のみが、スペーサー羽根１２４のリング１１０から径方向外側にあるからであって、これによって、反応ガスが基板縁１７の周りを下方へ流れることがよりよく抑制され得る。さらに、ホルダ支持部２０４のベース２５１は、ホルダ１００の複数の通路２４０の全ての下端部２４４を覆い、これにより、下部リアクタチャンバ４内の反応ガスがこのような通路を通って上方に基板裏面１５４に流れることが妨げられる。
【００７９】
基板支持システム１４０および２００と比較して、基板支持システム３００は、いくつかの実施において、裏面堆積およびオートドーピングを抑制する２つの目的をさらに効果的に釣り合わせることができる。システム１４０と比較して、システム３００は、さらに効果的に裏面堆積を抑制すると思われる。これは、（１）隙間領域１５２内の不活性ガスが下方に下部リアクタチャンバ４内に流れ得るホルダ１００の通路がより少数であり、不活性ガスが基板縁１７の周りを上方へより流れやすく、反応ガスの下方への縁１７の周りにおける流れを抑制すること、および（２）ホルダ支持部３０４のベース２５１は、チャンバ４内の反応ガスが、ホルダ１００の通路内から基板裏面１５４に上方に流れることを実質的に妨げることによる。システム２００と比較して、システム３００は、さらに効果的にオートドーピングを抑制すると思われる。これは、ドーパント原子が下方へチャンバ４内に押し流され得る少なくとも１つの通路３４０が存在することによる。
【００８０】
ここに説明し図示した方法は、ここに説明するステップの正確な順序に限定されない。全てのステップを行うことに必ずしも限定しない。本発明の実施形態および方法を実施する際に、ステップまたはイベントを他の順序で行う、またはステップの全てを行わない、あるいはステップを同時に行ってもよい。
【００８１】
さらに、異なる実施形態により種々の特徴を入れ替え得ることを、当業者は理解するだろう。同様に、当業者は、上述の種々の特徴およびステップと、他の既知のこのような各特徴またはステップの均等物とを組み合わせ適合させて、ここに記載した原理による方法を行い得る。
【００８２】
ある実施形態および例に関連して本発明を開示してきたが、本発明が、特に開示した実施形態を超えて、他の代替実施形態および／または使用、ならびに明らかな変更および均等物に及ぶことを、当業者は理解するだろう。したがって、本発明は、本明細書における好ましい実施形態の特定の開示に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】基板ホルダに基板を支持した例示的な反応チャンバの概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの上部斜視図である。
【図３】図２の基板ホルダの底部斜視図である。
【図４】図２の４−４線に沿った、図２の基板ホルダの部分断面図である。
【図５】図２の矢印５で示した、図２の基板ホルダの一部分の拡大図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る基板ホルダの一部分の平面図である。
【図７】本発明の第1の実施形態に係る基板支持システムの平面図である。
【図８】図７の８−８線に沿った、図７の基板支持システムの断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る基板支持システムの側方断面図である。
【図１０】図９の基板支持システムの基板ホルダ支持部の平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る基板支持システムの側方断面図である。
【図１】
2007522681.tif 000003
【図２】
2007522681.tif 000004
【図３】
2007522681.tif 000005
【図４】
2007522681.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年6月2日(2006.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
ガス輸送器の出口と係合して、前記ガス輸送器からのガスの流れを促進するように適合された入口を有する中空支持部材と、
を備え、
前記基板ホルダは、
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する少なくとも１つのスペーサーであって、当該少なくとも１つのスペーサーの上部支持面は、隙間領域が前記中央部の上面と前記基板の底面との間に存在するように、前記基板周縁部を支持するように形成される少なくとも１つのスペーサーと、
を含み、
前記中空支持部材は、前記基板ホルダの前記中央部の下面を支持するように適合された１つまたはそれ以上の開口上端部を有し、当該１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記基板ホルダの前記中央部の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路の下端部内に上方へガスを輸送するように形成され、前記複数の通路の少なくとも１つの通路は、前記中空支持部材外の領域に開口下端部を有する基板支持システム。
【請求項２】
前記基板ホルダの中央部の上面は、凹状である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項３】
前記基板ホルダの中央部の上面は、概ね平坦である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのスペーサーは、複数のスペーサーを含み、当該複数のスペーサーは、前記基板ホルダの中央部の周囲を取り囲む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項５】
前記基板ホルダは、サセプタを含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項６】
前記ガス輸送器は、実質的に垂直な中空の管を含み、前記ガス輸送器の出口は、前記管の開口した上方端部を含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項７】
前記隙間領域は、実質的に均一な高さである請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項８】
前記中空支持部材の入口は、前記ガス輸送器が垂直軸線周りを回転することによって、前記ガス輸送器とともに前記中空支持部材および基板ホルダが回転するように、前記ガス輸送器の出口と係合するように形成される請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項９】
前記中空支持部材は、前記基板ホルダが前記中空支持部材に載ると、前記基板ホルダの複数の通路の１つまたはそれ以上の通路にガスを導くように形成される請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのスペーサーは、相互に間隔をおいてかつ概ね平行に配置された複数の羽根からなるリングを含み、前記各羽根は、前記複数の羽根からなるリングの中心に対して角度をつけられている請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１１】
前記羽根は、まっすぐである請求項１０に記載の基板支持システム。
【請求項１２】
前記羽根は、湾曲している請求項１０に記載の基板支持システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのスペーサーは、複数のスペーサーを含み、前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持しているとき、前記中空支持部材および基板ホルダが垂直中心軸線周りを第１の回転方向に回転することによって、前記スペーサーが、前記スペーサー同士の間における径方向内側へのガスの流れを実質的に妨げ、また、前記中空支持部材および基板ホルダが垂直中心軸線周りを第２の回転方向に回転することによって、前記スペーサーが、前記スペーサー同士の間における径方向外側へのガスの流れを実質的に妨げ、前記第２の回転方向は、前記第１の回転方向と逆である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１４】
前記中空支持部材は、中空本体と、前記中空本体から概ね径方向外側かつ上方へ延びる複数の管とを含み、前記中空支持部材の入口は、概ね前記中空本体の下面または端部に配置され、前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記管の上端部を含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１５】
前記通路は、複数の通路からなる第１、第２、および第３のセットからなり、当該第１のセットの複数の通路は、前記管の上端部からガスを受け入れるように形成され、前記第２のセットの複数の通路は、前記複数の通路からなる第１のセットの径方向内側にあり、前記複数の通路からなる第３のセットの通路は、前記複数の通路からなる第１のセットの径方向外側にあり、前記第２のセットの各通路は、前記通路の下端部の径方向外側にある上端部を含み、前記第３のセットの各通路は、前記通路の下端部の径方向内側にある上端部を有する請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１６】
前記複数の管は、３本の管からなる請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１７】
前記管の各上端部は、前記基板ホルダの中央部の下面の対応の凹所内に受け入れられるように形成され、前記対応の凹所は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路の下端部を含む請求項１４に記載の基板支持システム。
【請求項１８】
前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、環状の壁により画定される１つの開口端部からなり、前記環状の壁は、前記基板ホルダを固定式に支持するように形成された上縁を有する請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項１９】
前記中空支持部材は、概ね水平のベース部材および前記環状の壁を含み、前記環状の壁は、前記ベース部材から上方へ延びる請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２０】
前記１つの開口端部は、前記複数の通路の少なくとも９つの通路の下端部にガスを供給する請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２１】
前記複数の通路の下端部の少なくとも１つの下端部は、前記環状の壁の径方向外側に配置される請求項１８に記載の基板支持システム。
【請求項２２】
前記基板ホルダは、前記少なくとも１つのスペーサーを取り囲む環状の肩部をさらに含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２３】
前記複数の通路は、９から２５０の通路からなる請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２４】
前記基板ホルダの中央部の下面の通路の密度は、１ｃｍ２あたり０．０１から３．０である請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２５】
前記ガス輸送器をさらに含む請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２６】
前記中空支持部材の入口は、実質的に流体密式にガス輸送器の前記出口と係合するように適合され、前記中空支持部材の１つまたはそれ以上の開口上端部は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の１つまたはそれ以上の通路内に上方へ実質的に流体密式にガスを輸送するように適合されている請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２７】
前記複数の通路の１つまたはそれ以上の通路は、垂直に対して角度をつけた向きにされる請求項１に記載の基板支持システム。
【請求項２８】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
中空支持スパイダーと、
を備え、
前記基板ホルダは、
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の通路を有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を含み、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に行うように形成され、
前記中空支持スパイダーは、
前記ガス輸送器からのガスの流れを促進するために、ガス輸送器の出口と係合するように適合された入口を有する前記中空マニホールドと、
前記マニホールドの概ね径方向外側かつ上方に延びる複数の中空アームと、
を含み、
前記中空アームは、前記マニホールドからのガスの流れを受け入れるように形成され、また、前記基板ホルダの中央部の下面を支持するように適合された、開口上端部を有し、前記中空アームの開口上端部は、前記基板ホルダの中央部の複数の通路のサブセット内のみに上方へガスを輸送するように形成される基板支持システム。
【請求項２９】
前記中央部の下面は、複数の凹所を含み、各凹所は、前記アームの上端部の一つを受け入れるような大きさおよび形状であり、前記通路の少なくとも１つの通路の下端部を含む請求項２８に記載の基板支持システム。
【請求項３０】
基板支持システムであって、
基板を保持するための基板ホルダと、
前記基板ホルダとは別に形成された中空支持部材と、
を備え、
前記基板ホルダは、 
上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有する概ね平坦な中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を含み、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に行うように形成され、
前記中空支持部材は、
前記ガス輸送器から前記中空支持部材内へのガスの流れを促進するような、ガス輸送器の出口との係合をするように適合された入口を有する下部ベース部材と、
前記ベース部材から上方へ延びる環状の壁と、
を含み、
前記環状の壁は、前記基板ホルダの底面を支持するように形成された上縁を具え、その結果、前記環状の壁内のかつ前記ベース部材と前記基板ホルダの底面との間のガスが、前記環状の壁の上縁と前記基板ホルダの底面との間を流れることが実質的に妨げられ、前記上縁は、前記中空支持部材の上部開口部を画定し、前記上部開口部は、ガスを上方へ、前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも９本の通路の下端部内へ輸送するように形成された基板支持システム。
【請求項３１】
前記中空支持部材の上部開口部は、前記基板ホルダの底面の少なくとも大部分の下にある請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３２】
前記基板ホルダの中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路は、前記中空支持部材外の領域に開口した下端部を有する請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３３】
前記基板ホルダの中央部の複数の通路の全てが、前記中空支持部材の内側に開口した下端部を有する請求項３０に記載の基板支持システム。
【請求項３４】
基板を保持するための基板ホルダであって、
上面、下面、前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路の第１のセット、および前記上面から、前記下面内の複数の凹所の一つへそれぞれ延びる複数の開口した通路の第２のセットを有する中央部と、
前記中央部から上方へ延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有する複数のスペーサーと、
を備え、
各凹所は、中空支持部材の管状のアームの対応する複数の上端部の一つを受け入れるように適合され、前記上端部は、前記中央部を支持しガスを前記複数の通路の第２のセット内に上方へ輸送するように形成され、
前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、前記基板周縁部に対して行うように形成される、基板ホルダ。
【請求項３５】
基板処理方法であって、
概ね平坦な中央部および複数のスペーサーを含む基板ホルダを設けるステップであって、前記中央部は、上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の通路を有し、前記スペーサーは、前記中央部から上方に延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有し、前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を基板周縁部に行うように形成された、ステップと、
前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持するように、前記基板を前記基板ホルダに載せるステップと、
ガスが前記隙間領域内へ流れるように、ガスの上方への流れを直接、前記複数の通路から選択された１つまたはそれ以上の通路の下端部内へ導くステップと、
基板ホルダの残りの１つまたはそれ以上の通路の開口した下端部を放置しておくステップと、
を含む基板処理方法。
【請求項３６】
前記基板の上方に反応ガスを概ね水平に流すステップをさらに含み、
ガスを上方へ流すステップは、前記反応ガスが前記基板上方を流れるのと同時に、不活性ガスを直接前記１つまたはそれ以上の選択された複数の通路の前記下端部内に上方へ流すステップを含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
１つまたはそれ以上の管状アームを設けるステップと、
前記選択された複数の通路の一つの通路の真下に各アームの上端部を配置するステップと、
前記ガスを各管状アーム内に上方へ導くステップと、
をさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
ベース部材と、当該ベース部材から上方に延びる管状構造体とを備える中空支持部材を設けるステップと、
前記中空支持部材を前記基板ホルダの下に配置するステップと、
をさらに含み、
前記環状構造体は、上縁を有し、当該上縁は、前記上縁と前記基板ホルダの下面との間の境界面に渡って流体の流れを制限するように形成される請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記中央部の複数の通路の少なくとも１つの通路が、下方に流入するガス流を前記中空支持部材の外側の領域内に導くように配置された底部開口部を有するように、前記環状構造体を配置するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記中空支持部材を配置するステップは、前記基板ホルダの中央部の下面と前記上縁とを係合させるステップを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
ガスの第２の流れを、前記基板ホルダの中央部の下面の概ね下かつそれと平行に導くステップをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記スペーサーは、間隔をおいて配置された複数の羽根からなる環状のリングを含み、当該複数の羽根は、相互に概ね平行であり、かつ前記基板の径方向に対して角度が付けられており、前記方法は、前記基板ホルダを中央垂直軸線の周りに回転させるステップをさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項４３】
前記基板ホルダ回転ステップは、前記羽根同士の間におけるガスの内側への流れを前記羽根が妨げる方向に、前記基板ホルダを回転させるステップを含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
基板を処理する方法であって、
概ね平坦な中央部および複数のスペーサーを含む基板ホルダを設けるステップであって、前記前記中央部は、上面、下面、および前記上面から前記下面に延びる複数の開口した通路を有し、前記スペーサーは、前記中央部から上方に延び、前記中央部の上面の上方に高くなった上部支持面を有し、前記スペーサーの上部支持面は、前記中央部の上面と前記基板の底面との間に隙間領域が存在するような支持を、基板周縁部に行うように形成されたステップと、
前記スペーサーの上部支持面が前記基板周縁部を支持するように、前記基板を前記基板ホルダに載せるステップと、
ベースと、当該ベースから上方へ延びる環状の壁とを有し、前記環状の壁が前記基板ホルダの底面と係合するように形成された上縁を有する中空支持部材を設けるステップと、
前記環状の壁を前記基板ホルダの底面と係合させるステップであって、当該係合は、前記複数の通路のいくつかの通路が、下方に流出するガスを前記中空支持部材内へ導くように配置された下端部を有し、かつ、前記複数の通路の少なくとも１つの通路が、下方に流出するガスを、前記中空支持部材の外側の領域内に導くように配置された下端部を有するように行われる、係合ステップと、
ガスの流れを直接前記中空支持部材の入口に導くステップと、
を含む方法。
【請求項４５】
処理ガスを前記基板の上面の上方に導くステップと、
前記中空支持部材の入口内にガスを導くように適合されたガスソースを設けるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力が、前記ガスソースからのガスにより基板が前記基板ホルダから持ち上がるような高さを超過することを妨げるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力を、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに設定するステップと、
をさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が前記基板ホルダ複数の通路を通って前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに、前記圧力を設定するステップを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が、前記基板の縁と前記基板ホルダの環状の肩部との間の厚みのない開口部を通って前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに、前記圧力を設定するステップを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記ガスの圧力を設定するステップは、前記ウエハの底面から外方拡散するドーパント原子が、前記基板ホルダの複数の通路を通ってかつ前記基板の縁と前記基板ホルダの環状の肩部との間の開口部を通って、前記隙間領域から実質的に押し流されるような高さに前記圧力を設定するステップを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
処理ガスを前記基板の上面の上方に導くステップと、
前記中空支持部材の入口内にガスを導くように適合されたガスソースを設けるステップと、
前記ガスソースからのガスの圧力を、前記基板ホルダから前記基板が持ち上がることになる高さを超過しないような高さにするステップと、
前記ウエハの底面への処理ガスの堆積を抑制するために、前記ガスソースからのガスの圧力の高さを、前記基板の縁と前記基板ホルダの環状肩部との間を上方に前記隙間領域内にガスを流すような高さに設定するステップと、
を含む請求項４４に記載の方法。
【国際調査報告】
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