(57)【要約】化学蒸着によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアおよびその製造方法。ウェハキャリアは、その本体内に凹んでいる複数のウェハ保持ポケットを備える。少なくとも１つのウェハ保持ポケット内には断熱スペーサが少なくとも部分的に配置されて周壁面とウェハとの間の間隔を維持しており、スペーサは、ウェハキャリアの熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることによりウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。ウェハキャリアは、スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャをさらに備えており、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有する。
2016519426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有しており、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも１つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジが保持される前記底面の部分は、前記ウェハの丸みのあるエッジ部分の下方に配置されている前記底面の部分に比べて凹んでいない隆起部を有する、ウェハキャリアアセンブリ。
【請求項２】
前記底面の前記隆起部は平坦部を有する、請求項１のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項３】
前記ウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジが保持される前記底面の前記部分は、前記ウェハ保持ポケットの周縁から前記ウェハ保持ポケットの中心までの下向きの傾斜を有する、請求項１のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項４】
前記底面の前記下向きの傾斜部は、下向きの凹状の傾斜部を有する、請求項３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項５】
前記底面の前記下向きの傾斜部は、下向きの直線的な傾斜部を有する、請求項３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項６】
前記ウェハ保持ポケットの前記周壁面は、保持しようとするウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジと一致するように構成されている少なくとも１つの略平坦部を有する、請求項３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項７】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも１つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハ保持ポケットは、前記周壁に沿って配置されている挿入スペーサを備え、保持しようとするウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジと一致する内周を画定する、ウェハキャリアアセンブリ。
【請求項８】
前記挿入スペーサは、前記ウェハ保持ポケットに収容されるように構成されている円形の外周を有するリング状構造を備え、前記ウェハ保持ポケットは円形であり、前記ウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジと一致する少なくとも１つの平坦な内側部を有する、請求項７のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項９】
前記挿入スペーサは、前記ウェハキャリア本体に比べて断熱性を有する材料から形成されている、請求項７のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１０】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも１つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハ保持ポケットの前記周壁面は、保持しようとするウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジと一致するように構成されている少なくとも１つの略平坦部を有する、ウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１１】
前記周壁面の前記少なくとも１つの略平坦部は、前記ウェハ保持ポケットに突出する凸状の湾曲部を有する、請求項１０のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１２】
前記ウェハの前記少なくとも１つの平坦なエッジが保持される前記底面の部分は、前記ウェハの丸みのあるエッジ部分の下方に配置されている前記底面の部分に比べて凹んでいない隆起部を有する、請求項１０のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１３】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと、
前記少なくとも１つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するように設けられた断熱スペーサであって、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限する断熱スペーサと、
前記ウェハキャリア本体に形成されて前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャであって、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有するスペーサ保持フィーチャと
を備えるウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１４】
前記スペーサおよび前記スペーサ保持フィーチャは、前記中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じて前記スペーサを所定位置にロックするブレース構造を形成するように協働する、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記底面と前記ウェハの間の空隙スペースを維持する、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１６】
前記スペーサは、ウェハキャリアの前記上面に沿って延びることで前記ウェハ保持ポケットの周縁を超えて前記上面の部分にわたる断熱性を与える横拡張部を有する、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１７】
前記スペーサは下側部分および上側部分を備える複合構造を有し、前記上側部分は、前記下側部分および前記スペーサ保持フィーチャと係合することで、前記中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じて前記下側部分と上側部分を固定する、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１８】
前記上側のリングスペーサは、ウェハキャリアアセンブリの回転時、前記中心軸に向かう方向に前記ウェハのエッジに中心向きの力を印加するウェハエッジ界面を提供する、請求項１７のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項１９】
前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも１つのリング構造を備え、前記少なくとも１つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの中心に向かって突出する複数のタブを有し、前記タブは、動作時に各タブがウェハの底面からウェハを支持するように設けられており、連続するタブの間の間隙によってガスがウェハの下方に流れることができる、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項２０】
前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも１つのリング構造を備え、前記少なくとも１つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの中心に向かって突出するリップを有し、前記リップは、動作時に前記リップがウェハの上面からウェハを前記ウェハ保持ポケット内に保持するように設けられている、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項２１】
前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも１つのリング構造を備え、前記少なくとも１つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの周縁に一致する外周と、平坦なエッジを有するウェハの周囲に一致するように構成されている平坦部を有する内壁とを備える、請求項１３のウェハキャリアアセンブリ。
【請求項２２】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるための装置であって、その装置は、
反応チャンバーと、
前記反応チャンバー内に配置される上端を有する回転可能なスピンドルと、
前記１つ以上のウェハを搬送および支持するためのウェハキャリアであって、前記スピンドルの上端の中央に脱着可能に取り付けられて、少なくともＣＶＤプロセス中に前記上端と接触するウェハキャリアと、
加熱用に前記ウェハキャリアの下に配置される放射加熱素子と
を備え、前記ウェハキャリアは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと、
前記少なくとも１つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するように設けられた断熱スペーサであって、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限する断熱スペーサと、
前記ウェハキャリア本体に形成されて前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャであって、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有するスペーサ保持フィーチャと
を備える、装置。
【請求項２３】
化学蒸着（ＣＶＤ）によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのウェハキャリアの組み立て方法であって、
ウェハキャリア本体を中心軸の周りに対称に形成するステップであって、そのステップは、前記中心軸に垂直に配置される略平坦な上面を形成することを含むことと、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも１つのウェハ保持ポケットを形成するステップであって、前記少なくとも１つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記ウェハ保持ポケットは、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されていることと、
前記少なくとも１つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に断熱スペーサを配置して前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するステップであって、前記スペーサは、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより、前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限することと、
前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャを前記ウェハキャリア本体に形成するステップであって、前記スペーサ保持フィーチャは、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を提供することと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は概して半導体製造技術に関し、特に半導体ウェハ表面の温度むらを低減するための化学蒸着（ＣＶＤ）処理および関連する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
発光ダイオード（ＬＥＤ）およびその他の高性能装置、例えばレーザダイオード、光検出器、電界効果トランジスタの製造において、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスは通常、窒化ガリウムなどの材料を用いてサファイアまたはシリコン基板上に薄膜スタック構造を成長させるのに使用される。ＣＶＤツールは、注入ガスを基板（通常はウェハの形）上に堆積させて薄膜層を成長させる封止された環境であるプロセスチャンバーを含む。このような製造機器の現行製品の一例として、ニューヨーク州プレーンビューのビーコインストルメンツ社製のＭＯＣＶＤシステムであるＴｕｒｂｏＤｉｓｃ（商標）シリーズがある。
【０００３】
所望の結晶成長を達成するために、温度、圧力、ガス流速などのいくつかのプロセスパラメータが制御される。異なる材料およびプロセスパラメータを使用して種々の層を成長させる。たとえば、ＩＩＩ−Ｖ半導体などの化合物半導体から形成される素子は通常、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）によって化合物半導体の連続する層を成長させることで形成される。このプロセスにおいてウェハは、高温で維持されつつ、通常、ＩＩＩ族金属源としての金属有機化合物、およびウェハ表面を流れるＶ族元素源などのガスの組み合わせにさらされる。典型的には、金属有機化合物とＶ族元素源を、窒素などの反応に感知できるほど参加しないキャリアガスと組み合わせる。ＩＩＩ−Ｖ半導体の一例が窒化ガリウムであり、たとえばサファイアウェハなどの適切な結晶格子間隔を有する基板上で有機ガリウム化合物とアンモニアを反応させることによって形成することができる。典型的には、ウェハは、窒化ガリウムと関連化合物の蒸着中、約１０００〜１１００℃の高温下に保たれる。
【０００４】
結晶成長が基板表面での化学反応によって発生するＭＯＣＶＤプロセスでは、所要の条件下での化学反応の進行を確保するために、プロセスパラメータを特に注意して制御しなければならない。プロセス条件のわずかな変動でも、品質と生産量に悪影響を及ぼす可能性がある。たとえば、窒化ガリウム・インジウム層が蒸着される場合、ウェハ表面の温度変動によって蒸着層の組成とバンドギャップに変動が生じる。インジウムの蒸着圧力は比較的高いため、表面温度が高いウェハ領域において、蒸着層は、インジウムの割合が低くなり、バンドギャップが大きくなる。蒸着層がＬＥＤ構造のアクティブな発光層である場合、ウェハから形成されるＬＥＤの発光波長が許容不能なほど変動する。
【０００５】
ＭＯＣＶＤプロセスチャンバーにおいて、薄膜層が成長する半導体ウェハは、ウェハキャリアと称される高速回転カルーセル上に置かれ、半導体材料を蒸着させるべくウェハ表面が反応チャンバー内の雰囲気に均一にさらされる。回転速度は約１０００ＲＰＭのオーダーである。通常、ウェハキャリアはグラファイトなどの高伝熱材料から機械加工され、炭化ケイ素などの材料の保護層で被覆されることが多い。各ウェハキャリアは１セットの円形の窪みまたはポケットを上面に有し、そこに個々のウェハが置かれる。普通、ウェハは各ポケットの底面に間隔をおいて支持されて、ウェハエッジの周囲にガスが流される。関連技術のいくつかの例が米国特許出願公開第２０１２／００４００９７号（特許文献１）、米国特許第８，０９２，５９９号（特許文献２）、米国特許第８，０２１，４８７号（特許文献３）、米国特許出願公開第２００７／０１８６８５３号（特許文献４）、米国特許第６，９０２，６２３号（特許文献５）、米国特許第６，５０６，２５２号（特許文献６）、米国特許第６，４９２，６２５号（特許文献７）に示されており、それらの開示は引用により本願に組み込む。
【０００６】
ウェハキャリアは、ウェハの露出面を有するウェハキャリアの上面が上方のガス配給装置に向くようにして、反応チャンバー内のスピンドルに支持される。スピンドルが回転すると、ガスが下方のウェハキャリアの上面に向けられて、ウェハキャリアの外周に向かって上面を流れる。使用済みガスは、ウェハキャリアの下方に位置するポートを通じて反応チャンバーから排出される。ウェハキャリアは、ウェハキャリアの底面の下方に位置する、通常は電気抵抗加熱素子である加熱素子によって所望の高温下に保たれる。これらの加熱素子はウェハ表面の所望の温度を超える温度を維持するが、ガス配給装置は通常、ガスの早期の反応を防ぐべく所望の反応温度を下回る温度を維持する。したがって、熱は加熱素子からウェハキャリアの底面へと移行して、上方へ流れてウェハキャリアを通り個々のウェハに至る。また、キャリア材料を通って上方へ伝達される熱は、ウェハキャリアの上面から放射される。ウェハキャリアからの放射の度合いは、キャリアと周囲の部品の放射率によって決定される。
【０００７】
処理中の温度変動を最小化するためのシステム設計上の特徴に多くの努力が投じられてきた。しかしながら、多くの課題を提示する問題が今も残っている。たとえば、ウェハはウェハキャリアよりも伝熱性がかなり低い。ウェハキャリアのポケットにサファイアウェハを導入すると、熱捕捉すなわち「ブランケット」作用が生じる。この現象はポケットの底に略放射状の熱特性をもたらし、中心が高温で、ポケットの外半径に向かうほど低温になり、放射と対流によって熱は周囲に放出される。
【０００８】
製造中のウェハの熱均一性に影響を及ぼすもう１つの作用が、凹状の湾曲を生じさせるウェハ厚全体の熱勾配であり、ウェハ底面とポケット底面との間に非均一な間隙距離を生成する。これは、ウェハの高温の底部が低温の上面よりも膨張して一般的な凹形状をとる傾向にあるからである。概して、凹状の湾曲は、熱ブランケット作用によりウェハに既に存在する熱非均一性を促進する。キャリア材料と比較してガス間隙の熱伝導係数が極めて小さいことにより、ウェハ表面温度は間隙の大きさの変化に極めて敏感である。凹状の湾曲の場合、ウェハの中心がポケットの底に近づくために、外縁よりも高温になる。この作用は通常、シリコン製の大径ウェハにおいてより顕著である。また、シリコンウェハの場合には特に、シリコン基板と基板上に素子を製造するのに使用される蒸着層との間の結晶格子の不一致から生じる膜応力によってさらに反りが増大する。
【０００９】
関連の熱伝達プロセスは、ウェハキャリアポケット縁からウェハ縁まで、この距離に応じて横方向に発生する。高速回転ウェハキャリアを使用するＣＶＤツールにおいて、ウェハは通常、大きな遠心力によりポケットの外縁に向けて付勢される。よって、大抵の場合、これらのウェハはポケット外縁と接触する。ポケット内のウェハの非同心位置はポケット縁からの非均一な間隙を生成し、この間隙は接触点ではゼロであり、接触点から周方向に離れるにつれて増大する。接触点に近い領域でウェハとキャリアの間の間隙が狭まると、キャリアからウェハへの熱伝達が上昇する。この「近接」作用の結果、接触領域の縁部温度が大幅に上昇する。引用により開示を本願に組み込む同時係属の米国特許出願第１３／４５０，０６２号は、ポケット縁からの所定距離でウェハ中心までの「バンパー」を利用して近接効果を低減するアプローチを説明している。これらのバンパーは、近接効果によって生じる高温の三日月形をほぼ除去するのに成功したと実証されている。しかしながら、いくつかの実質上の課題、特に、中心向きの力を原因とする応力点の集中増によって処理中のバンパー−ウェハエッジ界面で生じるウェハの断裂という課題が残っている。
【００１０】
ウェハ全体にわたって温度の均一性を維持する際のもう１つの課題は、通常は縁部に「平坦部」と一般的に称される１つ以上の直線部を有する円形の平坦なディスクであるウェハに関係する。「平坦部」は概してウェハのドーピング種およびウェハの結晶配向を表すために使用され、２００ｍｍよりも小さなウェハで通常は発見される。しかしながら、ＣＶＤ処理では、平坦部はウェハへの非均一な熱伝達をもたらす。具体的には、平坦部近傍のウェハ部分への熱伝達は、ウェハ平坦部のエッジとウェハキャリアとの間の分離によって低下する傾向にある。また、平坦部はガス流を変形させて、平坦部近傍の温度に影響を及ぼす。
【００１１】
さらなる懸念は、非同心ポケット位置を有する多ウェハポケット形状に関係する。ここでは、対流冷却がウェハキャリア領域とウェハ領域の両方を通過するヒストリカルなガス流線路に依存するため、熱特性が複雑化する。高速回転ディスクリアクタの場合、ガス流線は内半径から外半径へ外方に略接線方向に螺旋旋回する。この場合、ガス流線がウェハキャリアの露出部分（ウェハ間の「ウェブ」領域など）を通過しているとき、この領域はウェハを通過している領域よりも加熱される。概して、これらのウェブは、ウェハが配置されるキャリアの他の領域よりも相当高温である。というのは、ブランケット作用による熱束流線がこの領域へのルートを有する流線を備えるからである。よって、ウェブを通過するガス路は、対流冷却による接線温度勾配を形成し、後縁（ウェハ上の流体流線の出口）に比べて前縁（ウェハへの流体流線の入口）が高温である。
【００１２】
平坦部近傍のウェハ部分から製造される素子は、ウェハの残りの部分の目標値よりも高い光ルミネッセンスを発揮する傾向があるため、これらの作用は生産量の減少をもたらす。ＣＶＤリアクタにおけるウェハ加熱均一性を向上させるうえで、これらのおよび関連の課題の１つ以上に対処する解決策が必要とされる。
【００１３】
発明の概要
本発明の側面は、ウェハエッジに沿った熱むらが大幅に低減される化学蒸着（ＣＶＤ）システムに関する。一側面によると、ウェハキャリアにおいて、本体は、中心軸の周りに対称に形成されており、中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有する。少なくとも１つのウェハ保持ポケットは、上面からウェハキャリア本体内に凹んでいる。各ウェハ保持ポケットは、底面と、底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有しており、中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されている。断熱スペーサは、少なくとも１つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面とウェハとの間の間隔を維持するように設けられている。スペーサは、ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率で構成されるているために、ウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。スペーサ保持フィーチャは、ウェハキャリア本体に形成されてスペーサに係合しており、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するように配向されたる面を有する。
【００１４】
本発明の別の側面によると、ウェハキャリアの形成方法が提供される。この方法では、中心軸の周りに対称にウェハキャリア本体が形成される。この本体には、中心軸に垂直に配置される略平坦な上面が形成される。複数のウェハ保持ポケットが形成され、各ポケットは上面から本体内に凹んでいる。ポケットは、底面と、底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有する。ウェハ保持ポケットは、中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されている。
【００１５】
この方法は、少なくとも１つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に断熱スペーサを配置して周壁面とウェハとの間の間隔を維持するステップをさらに備える。スペーサは、ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されているために、ウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。スペーサ保持フィーチャは、ウェハキャリア本体に形成されてスペーサに係合し、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するよう配向された面を提供する。
【００１６】
本発明の関連の側面では、ウェハキャリアは、化学蒸着によって１つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるための装置の一部であり、その装置は、反応チャンバーと、反応チャンバー内に配置される上端を有する回転可能なスピンドルとを備え、ウェハキャリアは、スピンドルの上端の中央に脱着可能に取り付けられて、少なくともＣＶＤプロセス中にその上端と接触する。
【００１７】
本発明は、添付図面を参照し、以下の本発明の各種の実施形態の詳細な説明に鑑み、より深く理解することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００４００９７号
【特許文献２】米国特許第８，０９２，５９９号
【特許文献３】米国特許第８，０２１，４８７号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１８６８５３号
【特許文献５】米国特許第６，９０２，６２３号
【特許文献６】米国特許第６，５０６，２５２号
【特許文献７】米国特許第６，４９２，６２５号
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る化学蒸着装置を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る図１の装置と共に使用されるウェハキャリアの概略斜視図。
【図３】図１および図２に示されたウェハキャリアにおけるウェハポケットとも称されるウェハ保持箇所を詳しく示す３−３線に沿った概略断面図であって、本発明の一側面に係る断熱スペーサを含む。
【図４】ウェハ保持ポケット内に位置するウェハの概略平面図であって、一実施形態に係る別個の構造であるスペーサによってウェハはさらに保持される。
【図５】スペーサ保持フィーチャによってスペーサが保持される別の例示の構成を示す概略断面図。
【図６Ａ】ポスト構造を有する別の例示のスペーサを示す図。
【図６Ｂ】ヘッド構造を有する別の例示のスペーサを示す図。
【図７】一実施形態に係る、ウェハ保持ポケットを有するウェハキャリアと穴部を有するスペーサ保持フィーチャの断面図。
【図８】一実施形態に係るウェハキャリアの例示の構成を示す上面図であって、ウェハ保持ポケットと複数のスペーサ保持フィーチャを示す。
【図９】一実施形態に係るスペーサの別の種類の形状を示す概略上面図。
【図１０】一実施形態に係るスペーサ保持フィーチャが上向きの突出部である断面を示す図。
【図１１】一実施形態に係るスペーサがＣ字状断面を有する図１０の実施形態の変形を示す図。
【図１２】一実施形態に係る、ウェハキャリアの上面に沿って延びることでウェハ保持ポケットの周縁を超えて上面の部分にわたる断熱性を与える横拡張部を有するスペーサを示す図。
【図１３Ａ】上側リングスペーサと下側リングスペーサを備える複合構造としてスペーサが実現される別の種類の実施形態を示す展開図。
【図１３Ｂ】一実施形態に係る図１３Ａの組み立てられた部品の一部を示す断面図。
【図１４】一実施形態に係る上側リングスペーサと下側リングスペーサからなる別の種類の複合スペーサを示す展開図。
【図１５】図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明した実施形態の別の変形を示す断面図。
【図１６】ある種の実施形態に係る１つ以上の平坦なエッジを有するウェハエッジ間のウェハ加熱均一性を向上させるための構成を示す図。
【図１７Ａ】図１６に示す構成の断面図。
【図１７Ｂ】図１６に示す構成の断面図。
【図１８】一実施形態に係る、２つの平坦部を備えてウェハを収容するように設計されたウェハ保持ポケットの概略上面図。
【図１９】別の実施形態に係る平坦部を有するウェハの加熱均一性を向上させるための別のアプローチを示す図。
【図２０】スペーサがウェハ平坦部を収容するのに使用される一実施形態に係るスペーサの別の種類の形状を示す概略上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は様々な変更および置換形態を受け入れることができるが、具体例を図面で例示し、詳細に説明する。しかしながら、その意図は本発明を説明した特定の実施形態に限定することではないと理解すべきである。それとは逆に、添付の請求項によって定義される本発明の精神と範囲に属するすべての変更、均等物、代替物を対象とすることを目的とする。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る化学蒸着装置を示す。反応チャンバー８はプロセス環境空間を定める。ガス配給装置１２はチャンバーの一端に配置される。ガス配給装置１２を有するその端部は、本文書ではチャンバー８の「上端」と称する。このチャンバーの端部は通常、必須ではないが、標準重力基準系におけるチャンバーの最上部に配置される。よって、いずれの方向が重力による上方向と下方向を指すかにかかわらず、本文書で使用される下方向はガス配給装置１２から離れる方向を指し、上方向はチャンバー内でガス配給装置１２に向かう方向を指す。同様に、素子の「上」面と「下」面は、チャンバー８およびガス配給装置１２の基準系を参照して記載する。
【００２２】
ガス配給装置１２は、有機金属化合物とＶ族金属源など、キャリアガスと反応ガスなどのウェハ処理プロセスで使用されるプロセスガスを供給する源１４ａ，１４ｂ，１４ｃに接続される。ガス配給装置１２は、各種ガスを収容し、プロセスガス流を略下方向に向けるように構成される。ガス配給装置１２は望ましくは、動作中にガス配給装置の温度を所望温度に維持するように、液体をガス配給装置を通って循環させる冷却材システム１６にも接続される。チャンバー８の壁を冷却するため、同様の冷却材構成（図示せず）を設けることができる。チャンバー８は、ガス配給装置からガスを連続して下方向に流すように、チャンバーの底部またはその近傍の口（図示せず）を通じてチャンバーの内部から使用済みガスを除去する排出システム１８も備える。
【００２３】
スピンドル２０は、スピンドルの中心軸２２が上方向と下方向に延びるようにチャンバー内に配置される。スピンドルは、軸受けと封止（図示せず）が組み込まれた従来の回転通過装置２５によってチャンバーに取り付けられており、スピンドルとチャンバー８の壁間の封止を保ちつつ、軸２２を中心に回転することができる。スピンドルは上端、すなわちガス配給装置１２に最も近いスピンドルの端部に継手２４を有する。後述するように、継手２４は、ウェハキャリアに脱着可能に係合するウェハキャリア保持機構の一例である。図示する特定の実施形態では、継手２４は、スピンドルの上端に向かって先細になり、平坦な上面を終端とする略錐台状の素子である。錐台状素子は錐台の形状を有する素子である。スピンドル２０は、軸２２を中心にスピンドルを回転させる電気モータ駆動装置などの回転駆動機構２６に接続される。
【００２４】
加熱素子７０はチャンバー内に取り付けられており、継手２４の下方でスピンドル２０を囲んでいる。チャンバーは、副チャンバー７６につながる入口開口７２と、入口開口を開閉するドア７４とをさらに備える。ドア７４は図１に概略的にのみ示され、ドアがチャンバー８の内部と副チャンバー７６を隔離する実線で示す閉鎖位置と、７４’として破線で示す開放位置間を移動可能である。ドア７４は、開放位置と閉鎖位置間でドアを移動させる適切な制御始動機構を備える。実質上、ドアは、引用により開示を本願に組み込む米国特許第７，２７６，１２４号に開示されるように、上方向と下方向に移動可能なシャッタを含むことができる。図１に示す装置は、ウェハキャリアを副チャンバー７６からチャンバー内へ移動させ、動作状態でウェハキャリアとスピンドルを係合させ、ウェハキャリアをスピンドルから副チャンバー７６へも移動させることができる供給機構（図示せず）もさらに備えることができる。
【００２５】
該装置は複数のウェハキャリア８０も含む。図１に示す動作状態では、第１のウェハキャリア８０が動作位置でチャンバー８内に配置され、第２のウェハキャリア８０が副チャンバー７６内に配置される。各ウェハキャリア８０は、中心軸８４を有する略円形ディスク状の本体８２（図２）を含む。本体８２は中心軸８４の周りに対称に形成される。動作位置では、ウェハキャリア本体の中心軸８４はスピンドルの軸２２と一致する。本体８２は単独片または複数片の複合物として形成することができる。たとえば、引用により開示を本願に組み込む米国特許出願公開第２００９０１５５０２８号に開示されるように、ウェハキャリア本体は中心軸８４を囲む本体の小領域を画定するハブと、ディスク状本体の残りを画定する大領域とを含むことができる。本体は望ましくは、プロセスを汚染することなく、プロセスにおいて受ける温度に耐え得る材料から形成される。たとえば、ディスクの大部分は、グラファイト、炭化ケイ素、またはその他の耐火材料などの材料からほぼまたは完全に形成することができる。本体は、相互に略平行に延びており、ディスクの中心軸８４に略垂直である略平坦な上面８８と底面９０とを有する。本体は、複数のウェハを保持する１つまたは複数のウェハ保持フィーチャも有する。
【００２６】
動作時、サファイア、炭化ケイ素、またはその他の結晶基板から形成されるディスク状ウェハなどのウェハ１２４は、各ウェハキャリア８０の各ポケット９０内に配置される。通常、ウェハ１２４は、主面の寸法よりも小さい厚みを有する。たとえば、径が約２インチ（５０ｍｍ）の円形ウェハの厚みは約４３０μｍ以下とすることができる。図１に示すように、ウェハは上面１２６を上方に向けて配置されるため、上面がウェハキャリアの上部で露出される。なお、各種実施形態では、ウェハキャリア８０は異なる量のウェハを担持する。たとえば、例示の一実施形態では、ウェハキャリアは６つのウェハを保持するように構成される。別の例示の実施形態では、図２に示すように、ウェハキャリア８０は１２個のウェハを保持する。
【００２７】
典型的なＭＯＣＶＤプロセスにおいて、ウェハが取り付けられたウェハキャリア８０は、副チャンバー７６からチャンバー８内へ送られて、図１に示す動作位置に配置される。この状態で、ウェハの上面はガス入口構造１２に向かって上向きとされる。ヒータ７０が始動すると、回転駆動機構２６が動作して軸２２を中心にスピンドル２０、ひいてはウェハキャリア８０を回転させる。通常、スピンドルは約５０〜１５００毎分回転数の回転速度で回転する。プロセスガス供給部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが始動されてガス配給装置１２を介してガスを供給する。ガスはウェハキャリア８０に向かって下方に流れ、ウェハキャリアの上面８８とウェハの上面１２６、さらに下方のウェハキャリアの周囲を渡って出口と排出システム１８に至る。よって、ウェハキャリアの上面とウェハの上面は、様々なプロセスガス供給部によって供給される各種ガスの混合物を含むプロセスガスに晒される。最も典型的には、上面でのプロセスガスは主に、キャリアガス供給部１４ｂから供給されるキャリアガスからなる。典型的な化学蒸着プロセスでは、キャリアガスは窒素とすることができるため、ウェハキャリアの上面でのプロセスガスは主にいくらかの量の反応ガス成分を伴う窒素からなる。
【００２８】
ヒータ７０は、主に放射熱伝達による熱をウェハキャリアの底面９０に伝達する。ウェハキャリアの底面に加えられる熱は、ウェハキャリアの本体８２を通って上方に流れてウェハキャリアの上面８８に到達する。本体を上方に移動する熱は、間隙を上方に通過して各ウェハの底面へ、およびウェハを通って上方にウェハの上面１２６へも到達する。熱はウェハキャリアの上面８８とウェハの上面１２６からプロセスチャンバーの低温要素、たとえばプロセスチャンバーの壁とガス配給装置１２に放射される。さらに、熱はウェハキャリアの上面８８とウェハの上面１２６から、これらの面上を通過するプロセスガスへと伝達される。
【００２９】
図示する実施形態では、該システムは、各ウェハ１２４の面１２６の加熱均一性を決定するように設計されるいくつかの特徴を含む。本実施形態では、温度プロファイリングシステム１３０は、温度モニタ１２０から温度と温度監視位置情報とを含むことができる温度情報１２２を受信する。また、温度プロファイリングシステム１３０は、一実施形態では回転駆動機構２６から得られるウェハキャリア位置情報を受信する。この情報を用いて、温度プロファイリングシステム１３０はウェハキャリア８０上のウェハ１２４の温度特性を組み立てる。温度特性は各ウェハ１２４の面１２６の熱分布を表す。
【００３０】
図２および図３は、ウェハキャリア８０をより詳細に示す。各ウェハ保持箇所は、上面８８から本体内へ下方に延びる略円形の凹部すなわちポケット９２の形状を有する。ウェハの形状に一致する略円形に作製される。各ポケット９２は、上面８８の周囲部分の下方に配置される底面９４を有する。底面９４は（図示するように）平坦にすることができるし、あるいは凹状、凸状、模様入りなどにすることもできる。各ポケットは、底面を囲んでポケットの周縁を画定する周壁面９６も有する。周壁面９６は本体の上面８８から底面に向けて下方に延びる。各種実施形態では、周壁面９６は、壁が内方、すなわちポケットの中心に向けて、周縁の少なくとも一部にわたって傾斜するように下部が切り取られる。よって、このような傾斜周壁面９６は、底面９４に対して鋭角をなす。例示の一実施形態では、周壁面９６と底面９４間の角度は８０度である。
【００３１】
本発明の一側面は、図３で１００として部分的に示す断熱スペーサの追加に関する。各種実施形態に係る断熱スペーサ１００は様々な構造をとることができ、そのいくつかを以下に詳述する。ある種の実施形態におけるスペーサ１００の重要な特徴は、スペーサ１００がポケット９２内のウェハと周壁面９４との間の分離を維持するよう、スペーサ１００を構築し、配置することである。関連する種類の実施形態では、また、スペーサ１００は、底面９４よりも高い位置にある縁部にてウェハを支持することによってウェハと底面９４との間に空間を生成する。スペーサ１００の様々な構造が企図されてこれらの機能を提供し、そのいくつかを以下に詳述する。関連の実施形態では、スペーサ１００は、処理中にポケットにウェハを保持するのを助ける特徴を有する。たとえば、一実施形態は、本願でリップと称される横拡張部を使用し、この拡張部はウェハの上面の一部にわたって延びることによって、高回転速度での大きな遠心力のせいでウェハが底支持から上昇し、ポケットから脱け出るのを防止する。
【００３２】
スペーサ１００のもう１つの特徴が断熱フィーチャである。ウェハへの熱伝達はウェハキャリア８０の本体を流れる熱から主に生じるため、この文脈での断熱フィーチャは、スペーサ１００の熱伝導率がウェハキャリア８０の熱伝導率よりも低いことを意味する。よって、スペーサ１００はウェハとウェハキャリアの周（および任意で底）面との間の分離を提供するだけでなく、ウェハキャリア面（複数可）とウェハ外縁との間の熱伝達を制限する。
【００３３】
ある種の実施形態では、ウェハキャリア８０が主にグラファイトから作製される場合、スペーサ１００はサファイア、石英、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウムなどのセラミック材料、または適用可能なプロセス温度に耐えることができ、適切な熱膨張係数を有し、グラファイトよりも熱伝導率の低いその他の適切な材料から作製される。
【００３４】
関連の実施形態では、ウェハキャリア８０は、各スペーサ１００と係合するように構成される１つ以上のスペーサ保持フィーチャを有する。各種実施形態に係るスペーサ保持フィーチャは様々な構造をとることができるが、重要な側面において、スペーサ保持フィーチャの特定の実施形態は、ウェハキャリア８０の回転による横方向の力を含むプロセス条件下でスペーサ１００を保持するように構成される。特に、ウェハには、中心軸８４から１つ以上のスペーサ１００に対して径方向外向きの大きな遠心力が加わる。この力は、ウェハキャリア８０のスペーサとスペーサ保持フィーチャによって対抗される。一実施形態によると、スペーサおよびスペーサ保持フィーチャは、中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じてスペーサを所定位置にロックするブレース構造を形成するように協働する。
【００３５】
別の関連の実施形態において、スペーサは、ポケットの中心から離れる方向にウェハキャリアの上面に沿って横方向に延びる上部を有する。有益なことに、この構造は、ウェハの下方ではないウェハキャリアの上面に断熱性を提供することによって、ウェハキャリア本体内の熱束均一性、最終的にはウェハの製造過程の加熱均一性を向上させる。
【００３６】
図４は、ウェハ保持ポケット９２ａ内に位置し、一実施形態に係る個別のスペーサ構造であるスペーサ１００ａによってさらに保持されるウェハ２４を示す概略平面図である。本例では、各スペーサ１００ａは、（具体的には各ポケット９２の外周に沿って）ウェハ保持ポケットに部分的に配置される。各スペーサ１００ａはウェハ界面１０６ａを含む。概略的に示すように、スペーサ保持フィーチャ２００ａは、（本体８２ａの周囲材料によって画定される）スペーサ保持凹部としてウェハキャリアの本体８２ａに形成され、各保持凹部にスペーサ１００ａの少なくとも一部が位置する。各種実施形態において、スペーサ保持凹部は、ウェハキャリアの上面８８ａ、ウェハ保持ポケットの底面９４ａ、またはその両方で凹んでいる。
【００３７】
図５は、スペーサ１００ｂがスペーサ保持フィーチャ２００ｂによって保持される別の例示の構成を示す概略断面図である。本例では、スペーサ保持フィーチャ２００ｂは例示のウェハキャリアの上面８８ｂから上方に突出し、図示されるようにそこに底面９４ｂを有するウェハ保持ポケット９２ｂが画定される。スペーサ１００ｂは底面９４ｂに向かって下方に延びる第１の部分１０２ｂと、上面８８ｂに配置される第２の部分とを有する。
【００３８】
図６Ａおよび図６Ｂは、ポスト構造１０２ｃとヘッド構造１０４ｃとを含む別の例示のスペーサ１００ｃをそれぞれ示す。ポスト構造１０２ｃはスペーサ保持フィーチャ内にほぼ完全に嵌合するように設計される。ヘッド構造１０４ｃは、一部がウェハ保持ポケットの周縁の内側に位置し、ウェハエッジ界面１０６ｃとウェハ底支持タブ１０８ｃを含むように設計される。一実施形態では、図示するように、ウェハエッジ界面１０６ｃは、ウェハキャリアが製造中に使用される際にウェハを所定位置にロックするように、下部が切り取られている（すなわちウェハ保持ポケット中心に向けて内方に傾斜している）。ウェハ底支持タブ１０８ｃは、スペーサ１００ｃが設置されるときに底面９４ｃよりも高い位置にある上面を有する。この構成により、ウェハ底支持面１０８ｃは、底面９４から間隔をおいてウェハを保持することができる。具体的には、あるプロセスでは、ガスはウェハ底部と底面９４間を流れることができる。ヘッド構造１０４ｃは、スペーサ保持フィーチャでスペーサを補強する、あるいは所定位置にロックする役割を果たすスペーサブレース部１１０ｃをさらに含む。
【００３９】
図７は、ウェハ保持ポケット９２ｃを有するウェハキャリアの断面図である。スペーサ保持フィーチャ２００ｃは穴部２０２ｃと２０４ｃを含む。穴部２０２ｃは、ウェハキャリア本体８２ｃ内をウェハ保持ポケット９２ｃの底面９４ｃよりも十分に下まで延びている。穴部２０２ｃはポスト構造１０２ｃと係合するように設計される。同様に、ヘッド構造１０４ｃと係合する大きな上側穴部２０４ｃが形成される。上側穴部２０４ｃも底面９４ｃよりも下に延びている。また、上側穴部２０４ｃの一部はウェハ保持ポケット９２ｃに突出する。これは、ウェハエッジ界面１０６ｃとウェハ底支持タブ１０８ｃとを含む部分である。本実施形態では、スペーサ保持フィーチャ２００ｃは、ウェハキャリアの本体８２ｃによって画定され、スペーサ保持フィーチャ２００ｃの遠位端でウェハ保持ポケット９２ｃの中心から放射軸に沿って配置されるスペーサブレース切抜部２１０ｃも含む。組み付けられたウェハキャリアでは、スペーサブレース切抜部２１０ｃがスペーサブレース部１１０ｃと係合する。
【００４０】
図８は、関連の実施形態に係るウェハ保持ポケット９２ｃと複数のスペーサ保持フィーチャ２００ｃとを含むウェハキャリアの例示の構成を示す上面図である。スペーサ保持フィーチャ２００ｃは非均一にポケット９２ｃの周縁の周りに配置され、ウェハキャリアの中心軸よりもポケット９２ｃの遠位端に密集している。
【００４１】
図９は、一実施形態に係るスペーサ１００の別の種類の形状を示す概略上面図である。図示するように、スペーサ１００ｄは、ウェハ保持ポケット９２ｄの周縁に沿って配置される連続リング状構造である。図１０は、スペーサ保持フィーチャ２００ｄが図５の実施形態に類似する上向きの突出部である１０−１０断面に沿った断面図である。本実施形態に示すように、スペーサ１００ｄの断面は略Ｚ字状である。関連の実施形態では、スペーサ１００ｄと係合するスペーサ保持フィーチャ２００ｄの内面は下部を切る（すなわち内方に傾斜させる）ことでリング状スペーサ１００ｄの保持を向上させることができる。
【００４２】
他の実施形態では、任意の適切な断面を使用することができる。また、他の実施形態では、突出部２００ｄを省略することができる。後者の場合、ポケット９２ｄの底面を囲む周壁面がスペーサ保持フィーチャとしての役割を果たすことができる。
【００４３】
図１１は、図１０の実施形態の変形を示す概略図である。本例では、スペーサ１００ｅはリング状であり、先の実施形態のようにウェハ保持ポケットの輪郭に一致するが、Ｃ字状断面を有する点で異なる。Ｃ字状スペーサリングの第１の部分１０２ｅはウェハ保持ポケット底面９４ｅまで、あるいは（図示されるように）それを越えて延びている。Ｃ字状断面１０３ｅの第２の部分は、本実施形態のスペーサ保持フィーチャとして供する溝２００ｅまで延びている。
【００４４】
図１２に概略的に示す本実施形態の変形では、スペーサ１００ｆは、ウェハキャリアの上面８８ｆに沿って延びる横拡張部１０３ｆを有して、ウェハ保持ポケット９２ｆの周縁を超える上面の部分に断熱性を提供する。この上側の断熱性は、ブランケット作用による温度むらを回避するのに有効である。本質的には、ウェハキャリアの「ウェブ」領域に断熱性を拡張すると、均一なブランケットが生成されることによって、ＣＶＤ処理中、熱がより容易に放射によって放出され、あるいは伝導または対流によって伝達されて低温箇所と高温箇所がウェハ上に発生する非断熱面が回避される。関連の実施形態では、図示するように、スペーサ１００ｆは、ポケット底面９４ｆに沿ってポケット９２ｆの中心に向かって放射状に突出する棚状突起部１０８ｆを含む。本例では、スペーサ保持フィーチャ２００ｆは、スペーサの深い部分が下方に延びる溝によって具体化される。
【００４５】
図１３Ａは、上側のリングスペーサ１００ｇ１と下側のリングスペーサ１００ｇ２とを備える複合構造としてスペーサ１００が実現される別の種類の実施形態を示す展開図である。組み立てられると、上側リングスペーサと下側リングスペーサは、図１３Ｂのアセンブリの一部断面図に詳細に示すように、入れ子状に嵌合する。本実施形態では、各リングスペーサ１００ｇ１，１００ｇ２は略Ｌ字状断面を有する。図示するように、上側スペーサ１００ｇ１が下側スペーサ１００ｇ２の角部に嵌合する。組み立てられたリングは、ウェハ保持ポケット底面９４ｇよりも深い溝２００ｇに挿入される。アセンブリでは、下側スペーサ１００ｇ２は、ウェハ保持ポケット９２ｇの周縁の周りに延びる棚状突起部１０８ｇを提供する。上側リングスペーサ１００ｇ１はウェハエッジ界面１０６ｇを提供する。上側リングスペーサと下側リングスペーサの入れ子状アセンブリは、周壁９６ｇの下部を切り取ったことで溝２００ｇに確実に保持される。同様に、ウェハもウェハエッジ界面１０６ｇの下部を切り取ったことで確実に保持される。
【００４６】
図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明した実施形態の変形として、図１４は上側リングスペーサ１００ｈ１と下側リングスペーサ１００ｈ２とからなる複合スペーサを示す展開図である。下側リングスペーサ１００ｈ２は、内壁に沿って複数のタブ１０８ｈを有することを除き、上述した下側リングスペーサ１００ｇ２と類似する。タブ１０８ｈは内方、すなわちポケットの中心に向かって突出し、ウェハ保持ポケット底の底面（縁部）によってウェハを持ち上げる役割を果たす。これは、タブ群が連続棚状突起部を構成しないことを除き、棚状突起部１０８ｇと類似の役割である。有益なことに、用途によっては、プロセスガスがある程度、ウェハの下で流れる機会を提供する。ウェハの遠位端はウェハキャリアの高速回転による遠心力のために最大応力を受けるため、タブ１０８ｈはポケットの遠位端（すなわち製造中にウェハキャリアが周りを回転する中心軸から最も遠い）に近づくにつれ高密度に（すなわち密集して）配置される。タブ１０８ｈをウェハキャリアの中心軸に対して適切に位置合わせするため、一実施形態では突出部として実装される１セットのキー１１２ｈ、１１４ｈがウェハキャリアの本体の切欠き（図示せず）と係合する。リングスペーサ１００ｈ１および１００ｈ２が相互に係合するため、上側リングスペーサ１００ｈ１のキー１１２ｈが下側リングスペーサのキー１１４ｈに嵌合し係合する。
【００４７】
図１５は、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明した実施形態の別の変形を示す断面図である。図１５に示す実施形態では、下側リングスペーサ１００ｉ２は下側リングスペーサ１００ｇ２に類似する。下側リングスペーサは同様に棚状突起部１０８ｉ（またはタブ）を設け、上側リングスペーサ１００ｉ１によって入れ子式に所定位置にロックされる。主な違いは上側リングスペーサ１００ｉ１にある。具体的には、ウェハエッジ界面１０６ｉは必ずしも下部を切り取らなくても良い（切り取ってもよい）。ウェハを確実に保持するために切り取る代わりに、リップ１１５ｉがポケットの中心に向かって延びている。ウェハがポケット内に存在するとき、リップ１１５ｉがウェハの上縁に達する。本実施形態において、リップ１１５ｉは上側リングスペーサ１００１の全周に沿って連続する。関連の実施形態において、リップ１１５ｉは周縁の様々な位置に設けられるタブの形状であり、連続したリップではない。リップ１１５ｉは、ウェハエッジの上方への移動に対抗することによって、ウェハがウェハ保持ポケットから脱け出るのを防止する。
【００４８】
本発明の関連の側面では、１つ以上の平坦なエッジ、すなわち平坦部を有するウェハのウェハエッジ間加熱均一性を向上させる工夫がなされる。図１６は、ある種の実施形態に係るアプローチを示す図である。ウェハキャリア３８０は、従来のウェハキャリアのように上面から凹んだウェハ保持ポケット３９２を有する。しかしながら、底面３９４はウェハの平坦なエッジへの熱伝達を向上させるように特別に変更されている。具体的には、ポケット底の平坦補償部３５０が、ウェハキャリア３８０を設計するウェハの平坦部のサイズに対応する距離分、ポケットの周縁からポケットの中心に向けて下向きに傾斜している。
【００４９】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、図１６の１７−１７断面に沿った断面図である。図１７Ａは、上昇した平坦なポケット底部３５２ａを含み、その後で凹状の下向き湾曲断面３５４ａの形状をとる平坦補償部３５０ａに隣接した内周ポケット壁３９６を示す。一実施形態では、平坦部と凹状部間の移行点は、ウェハ３９０の平坦なエッジの位置に基づく。たとえば、一実施形態では、移行部はウェハの平坦なエッジの真下に位置する。
【００５０】
図１７Ｂは類似の実施形態を示すが、底部の３つの部分、すなわち平坦部３５２ｂ、直線的な傾斜部３５３、凹状の傾斜部３５４ｂを有する。これらの部分の相対位置は、プロセスの実行から得た実験データと、各実行のフォトルミネセンス変動性とに基づき最適化することができる。
【００５１】
図１８は、２つの平坦部を備え、ウェハを収容するように設計されたウェハ保持ポケットの概略上面図である。ここでは、２つの平坦補償部は、ウェハ上のウェハ平坦部と整合される。
【００５２】
図１９は別のアプローチ、すなわち非円形ポケットの使用を示す。本例では、略平坦な周壁部４５０はウェハ平坦部と一致するように設計される。このアプローチは、ウェハ平坦部とポケットの周壁間の距離をウェハエッジに沿った他の地点とほぼ同距離に維持する。関連のアプローチでは、略平坦な壁部４５０は実際には完全に平坦ではない。その代わりに、非常に大きな半径で、わずかに突出した湾曲部が設けられる。これにより、ポケットの中心に向かう周壁の突出部が形成される。この形状は、ウェハエッジが周壁に当たって動かなくなるのを回避するため、処理後にウェハをポケットから取り外し易い。こうした問題は、ウェハが湾曲周壁と略平坦な壁部４５０との間の移行時に角部に押し進められる場合に発生し得る。
【００５３】
図２０は、スペーサ１００がウェハ平坦部を収容するのに使用される、一実施形態に係るスペーサ１００の別の種類の形状を示す概略上面図である。図示するように、スペーサ１００ｊは、ウェハ１２４ｊのウェハ平坦部と一致することを意図する平坦な内側部１０１ｊを有する連続的なリング状構造である。スペーサ１００ｊは円形ウェハ保持ポケット９２ｊの周縁に沿って配置される。リング状スペーサ１００ｊの外周は円形であるため、一実施形態に係るスペーサ１００ｊは任意の配向で配置することができる。関連の実施形態では、ウェハ平坦部の特定の配向を必要とするキーおよび切欠きフィーチャが利用される。本実施形態では、スペーサ１００ｊの断熱特性について、ウェハエッジとポケット周縁との間の間隔によってウェハ１２４ｊの平坦なエッジで生じる非均一性が排除されている。このアプローチは図１６〜図１８の実施形態を排除するものではない。よって、いくつかの実施形態では、ポケット底の平坦補償部３５０と組み合わせることができる。スペーサ１００ｊはウェハキャリア本体８２ｊのスペーサ保持フィーチャ２００ｊに収容される。
【００５４】
上述の実施形態は例示的であり、限定的ではないことを意図する。他の変形も請求項に含まれると考えられる。また、本発明の側面を特定の実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、請求項に定義される発明の範囲を逸脱せずに形式や細部に変更を加えることができると認識するであろう。
【００５５】
当業者であれば、本発明が上述の個々の実施形態で例示される特徴よりも少ない特徴を備えることができると認識するであろう。本文書に記載の実施形態は、本発明の様々な特徴を組み合わせることができる方法を網羅的に提示することを目的としていない。したがって、実施形態は特徴の組み合わせを相互に排除するものではない。当業者によって理解されるように、本発明は異なる個々の実施形態から選択される様々な個々の特徴の組み合わせを備えることができる。
【００５６】
上記文献の引用による組込みは、本文書に明示する開示に反する主題が組み込まれないように制限される。さらに、上記文献の引用による組込みは、上記文献に含まれる請求項が引用により本願の請求項に組み込まれないように制限される。しかしながら、上記文献の請求項は、特段排除されない限り、本願の開示の一部として組み込まれる。さらに、上記文献の引用による組込みは、文献内の定義が、特段明示されない限り引用により組み込まれないように制限される。
【００５７】
本発明の請求項を解釈する目的で、「手段」または「ステップ」という特定の用語が請求項において記載されない限り、米国特許法第１１２条６項を引用すべきではないことを明示しておく。
【図２】
2016519426.tif 000003
【図４】
2016519426.tif 000004
【図５】
2016519426.tif 000005
【図６Ａ】
2016519426.tif 000006
【図６Ｂ】
2016519426.tif 000007
【図７】
2016519426.tif 000008
【図８】
2016519426.tif 000009
【図９】
2016519426.tif 000010
【図１１】
2016519426.tif 000011
【図１２】
2016519426.tif 000012
【図１３Ａ】
2016519426.tif 000013
【図１３Ｂ】
2016519426.tif 000014
【図１４】
2016519426.tif 000015
【図１５】
2016519426.tif 000016
【図１６】
2016519426.tif 000017
【図１７Ａ】
2016519426.tif 000018
【図１７Ｂ】
2016519426.tif 000019
【図１８】
2016519426.tif 000020
【図１９】
2016519426.tif 000021
【図２０】
2016519426.tif 000022
【図１】
2016519426.tif 000023
【図３】
2016519426.tif 000024
【図１０】
2016519426.tif 000025
【国際調査報告】
2016519426.tif 000026
2016519426.tif 000027