CN108779576A - 可感应加热的基座和外延沉积反应器 - Google Patents

可感应加热的基座和外延沉积反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN108779576A
CN108779576A CN201780010340.4A CN201780010340A CN108779576A CN 108779576 A CN108779576 A CN 108779576A CN 201780010340 A CN201780010340 A CN 201780010340A CN 108779576 A CN108779576 A CN 108779576A
Authority
CN
China
Prior art keywords
disc
cylindricality
shaped part
pedestal
inductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780010340.4A
Other languages
English (en)
Inventor
温森佐·奥格里阿里
米歇尔·福尔赞
西尔维奥·佩雷蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lopez Poetry Co
Original Assignee
Lopez Poetry Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lopez Poetry Co filed Critical Lopez Poetry Co
Publication of CN108779576A publication Critical patent/CN108779576A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/063Heating of the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10Heating of the reaction chamber or the substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基座,该基座包括盘形部分(21)和柱形或锥形部分(22);盘形部分(21)用于(直接或间接)在外延沉积反应器的反应室内支撑一个或更多个待经受外延沉积的衬底;柱形或锥形部分(22)用于促进盘形部分(21)的加热;由于基座的构造,可以将盘形部分(21)加热到非常均匀的温度;事实上,例如,基座的加热可以通过第一电感器(4)和第二电感器(5)获得,第一电感器(4)适于直接加热盘形部分(21),特别是其外环形区域,第二电感器(5)适于直接加热柱形或锥形部分(22)并且间接加热盘形部分(21),特别是其中心区域。

Description

可感应加热的基座和外延沉积反应器
描述
发明领域
本发明涉及具有加热柱的基座和包括这种基座的外延沉积反应器。
现有技术
在外延沉积反应器的反应室中,用于水平地支撑衬底的盘形基座可以经由在反应室的下水平壁附近平行于基座布置的平面电感器通过电磁感应加热;这些是所谓的具有“感应加热”的外延反应器;通常,在外延沉积过程中,通过与基座机械联接的驱动轴使基座绕其(基本)对称轴线旋转。
由这种平面电感器产生的电磁场是不均匀的,且因此在基座内产生的热量是不均匀的。但是基座完全由为适当的热导体(通常是石墨)的材料制成,并且因此基座的上表面(通常一个或更多个衬底搁置在该上表面上)的温度是相当均匀的。
然而,由这种平面电感器产生的电磁场在电感器的轴线(该轴线对应于基座的轴线)处是非常弱的;结果,基座的上表面(通常一个或更多个衬底搁置在该上表面上)的中心区域的温度略低于基座的上表面的其余部分。
这种效应在适于支撑单个衬底的基座的情况下是特别麻烦的。
当对沉积在衬底上的半导体材料层要求质量越高时,基座温度的均匀性问题越能被感受到。
这种温度均匀性的缺乏的可能重要的且不希望的影响包括:沉积在衬底上的层的厚度的不均匀性、沉积在衬底上的层的电特性的不均匀性、在沉积在衬底上的层中的晶体缺陷、在衬底内的和/或沉积在衬底上的层内的应力的出现。
概述
因此,申请人为自己设定了改进现有技术和解决上述问题的任务。
由于基座具有在所附权利要求中阐述的技术特征,这种任务基本上得以实现,所附权利要求形成了本说明书的组成部分。
本发明的基本思想是提供一种基座,其包括盘形部分和柱形或锥形部分,盘形部分用于(直接或间接)在外延沉积反应器的反应室内支撑待经受外延沉积的衬底,并且柱形或锥形部分用于促进盘形部分的加热。
由于基座的这种构造,可以将盘形部分加热到非常均匀的温度;事实上,例如,基座的加热可以通过第一电感器和第二电感器来获得,该第一电感器适于直接加热(特别是通过感应)盘形部分,特别是盘形部分的外环形区域,第二电感器适于直接加热(特别是通过感应)柱形或锥形部分并间接加热(特别是通过传导)盘形部分,特别是盘形部分的中心区域。
本发明的一个方面还是包括这种基座的外延沉积反应器。
附图列表
根据下面即将结合附图讨论的详细描述,本发明将变得更加清楚,在附图中:
图1示出了在外延反应器的反应室内的根据本发明的基座的示意性垂直截面图,
图2示出了与图1的基座有关的由于两个不同的电感器产生的(理想的)温度图,
图3示意性地示出了根据本发明的基座的第一实施例的结构,
图4示意性地示出了根据本发明的基座的第二实施例的结构,
图5示意性地示出了根据本发明的基座的第三实施例的结构,
图6示出了图1的基座的第一实施方式的(详细的)示意性垂直截面图,
图7示出了图1的基座的第二实施方式的(详细的)示意性垂直截面图,以及
图8示出了在五种不同加热条件下有关与图1的基座非常相似的基座的(真实)温度图。
正如可以被容易地理解,存在各种实际实施本发明的方式,本发明在所附权利要求中以其主要有利的特征被限定。
详细描述
图1示出了根据本发明的在外延反应器的反应室内处于水平位置的基座的示意性垂直截面图。
在该示例中,基座包括完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC和/或TaC)的盘形部分21和完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC或TaC)的柱形部分22,并且与用于完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC和/或TaC)的衬底的盘形支撑件3相关联,这样的支撑件可以被认为是基座的一部分。
用于制造基座及其部件的石墨是各向同性和均衡的,通常密度为1.5-2.5g/cm3,电阻率为5-15microOhm*m(因此可以被称作具有适当电阻率的材料),热导率为50-200W/m/K(因此可以被称作具有适当热导率的材料)。
在图1的这个示例中,反应室是箱形的,并且完全由石英(例如,可能全部或部分地涂覆有反射红外线的材料的透明石英材料)制成;在图1中,可以部分地看到室的上水平壁11,部分地看到室的下水平壁12,完全地看到室的在其孔处接合到壁12的垂直套筒13;在图1中,还可以部分地看到室的水平“衬里(liner)”14,该水平“衬里”14部分地在部分21之前且部分地在部分21之后(这是一种用于引导气体流(反应气体的气体流以及然后的废气气体流),以特别地将气体流限制在其底部的部件)。
部分21和支撑件3在室内,特别地在室的“反应和沉积”区域中,在壁11和壁12之间,但是更靠近壁12,使得反应气体在支撑件3的上表面和壁11的下表面之间流动;“衬里”14在其顶部与支撑件3水平对齐并且有助于限定反应气体的流动通道;部分22在套筒13内。
在该示例中,部分21的(基本上)对称轴线与部分22的(基本上)对称轴线、与支撑件3的(基本上)对称轴线以及与反应室的垂直轴线Z、特别是与套筒13的(基本上)对称轴线重合。
在图1的这个示例中,部分21和部分22直接接合在一起。可选地,可以插入通常由石墨制成的中间部分(未在任一图中示出);该部分可以是例如圆柱形、棱柱形、截头圆锥形或截头棱锥形的。这样,热量可以通过传导从部分22流到部分21;因此,这些部分必须由为热导体的材料制成。
在图1的这个示例中,部分21的平均直径与部分21的平均厚度之间的比是包含在10和100之间的数。
在图1的这个示例中,部分21的平均直径和部分22的平均直径之间的比是包含在5和20之间的数。
在图1的这个示例中,部分22的高度和部分21的厚度之间的比是包含在2和6之间的数。
在图1的这个示例中,石墨不仅被选择为导热材料,而且被选择为导电材料(特别是具有良好的电纳);事实上,在该示例中,部分21和部分22都通过电磁感应加热。然而,部分21和/或部分22可以以不同的方式加热,例如通过灯照射或电阻传导(这对于部分22特别有效),且因此材料具有导电性的性质(特别是提供有良好的电纳)对于这些部分中的一个或两个而言不是必需的。
反应室,类似于图1中部分示出的反应室,通常配备有冷却系统,特别是上壁和下壁的冷却系统;这种冷却可以通过用于下壁的流体(例如液体)流和用于上壁的流体(例如气体和/或液体)流来进行。
反应室,类似于图1中部分示出的反应室,通常配备有或关联有反射设备,用于在基座热时,特别是在外延沉积过程期间,全部或部分地反射特别是由基座发出的红外辐射。
反应室,类似于图1中部分示出的反应室,可以配备有或关联有另外的温度控制设备(在“反应和沉积”区域的内部或外部)。
具有如图1中部分示出的反应室的外延反应器通常配备有待处理衬底和已处理衬底的操作系统;该操作系统可适于直接操作衬底或用于衬底的支撑件,例如图1中的支撑件3。
参照图1的示例,理想地,作为离轴线Z的距离x的函数的部分21的上表面的温度T图示于图2中;在此图中,R对应于盘形部分21的半径。如果部分21的上表面的温度是均匀的(如图2中所示),则搁置衬底的支撑件3的上表面的温度是均匀的。在任何情况下,支撑件3(如果存在的话)的材料质量也有助于使支撑件的上表面的温度均匀。
应当注意,根据一些实施例,作为离轴线Z的距离x的函数的部分21的上表面的优选温度T图可以是例如略微增加或略微减小或基本上恒定的。
在图2中,存在温度图的中心区域CZ和在区域CZ的右侧和左侧的温度图的侧区域LZ;如下文将理解的,部分21的上表面的外环形区域(基本上与区域LZ对齐)的温度受第一电感器4,特别是平面电感器的影响较大,并且部分21的上表面的中心区域(基本上与区域CZ对齐)的温度受第二电感器5,特别是柱形电感器的影响较大(还由于但不仅仅地基座的柱形部分22,其通过传导将热量传输到盘形部分21)。平面电感器的典型实施例由以(平面)螺旋形式布置的电导体组成;柱形电感器的典型实施例由缠绕在圆柱体上的多个圆形匝组成。
在第一近似中,当电感器4和电感器5都工作时,由于两个电感器馈送电流,增加了基座中的功率密度(首先作为电磁场传输,然后在基座中转换成感应电流,并且最后通过焦耳效应转化成热量);当然,并非所有提供给电感器的电功率都在基座中变成热量。
温度在基座中的分布大体上取决于四个元件,即:基座的盘形部分(图1中的21)、基座的柱形部分(图2中的22)、第一电感器(图1中的4)和第二电感器(图1中的5),以及取决于这些元件的各种参数;这些参数主要是几何参数、电学参数和化学参数(即,部件的材料)。例如,温度还受到辐射所发出并通过基座表面由基座通过辐射吸收的任何热量的影响。此外,当基座在外延沉积反应器的反应室内时(参见例如图1),温度还受到例如反应室内的气体流和反应室外的流体(气体和/或液体)流的影响。最后,基座的温度受到布置在基座上的具有一个或更多个衬底的支撑件的存在的影响。
图8示出了在五种不同加热条件下有关与图1的基座非常相似的基座的(真实)温度图;确切地说,它涉及作为距基座的对称中心轴线Z的距离的函数的基座的盘形部分的上表面的温度(以摄氏度为单位)。图8的图源自使用第一盘形电感器和第二柱形电感器进行的一组实验,第一盘形电感器由低频(例如包含在2至4KHz范围内的频率)交流电压/电流的第一LF发电机供电,第二柱形电感器由高频(例如包含在20至40KHz范围内的频率)交流电压/电流的第二HF发电机供电;第一发电机能够在其输出上供给40至50kw的最大功率且输出功率能够设定;第二发电机能够在其输出上供给10至20kw的最大功率且输出功率能够设定。温度通过热成像摄像机检测。
在第一个实验中,供给到平面电感器的电功率大约为第一LF发电机的最大功率的大约55%,而供给到柱形电感器的电功率大约为第二HF发电机的最大功率的10%。从图8A中可以看出,温度图看起来像一个翻转的高斯曲线,其中,最小值在其中心处大约为975℃,且最大值在其端部处大约为1025℃。
在第二个实验中,供给到平面电感器的电功率大约为第一LF发电机的最大功率的65%,而供给到柱形电感器的电功率大约为第二HF发电机的最大功率的55%。从图8B中可以看出,温度图类似于圆周的一部分,其中最大值在其中心处大约为1125℃(稍小),且最小值在其端部处大约为1100℃(稍大)。
在第三个实验中,供给到平面电感器的电功率大约为第一LF发电机的最大功率的50%,而供给到柱形电感器的电功率大约为第二HF发电机的最大功率的60%。从图8C中可以看出,温度图像高斯曲线,其中最大值在其中心处大约为1030℃,且最小值在其端部处大约为990℃。
在第四个实验中,供给到平面电感器的电功率大约为第一LF发电机的最大功率的45%,而供给到柱形电感器的电功率大约为第二HF发电机的最大功率的55%。从图8D中可以看出,温度图像三角形,其中最大值在其中心处大约为1050℃,且最小值在其端部处大约为1000℃。
在第五个实验中,供给到平面电感器的电功率大约为第一LF发电机的最大功率的45%,而供给到柱形电感器的电功率大约为第二HF发电机的最大功率的50%。从图8D中可以看出,温度图类似于直水平线的一部分,其中平均值大约为1020℃。
因此,使用两个电感器来加热部分21允许更灵活地控制部分21的温度。
在图1中,所有的电感器均被布置在反应室的下方;根据替代的解决方案,电感器中的一个或每个可以被布置在反应室的上方。
基本上,根据本发明的基座包括第一盘形部分和第二柱形或锥形部分;等效地,第二部分可以是棱柱形或棱锥形。柱形或锥形部分特别地用于特别地通过传导来加热盘形部分的中心区域;例如,盘形部分可以经由第一电感器(或例如电阻器)通过感应直接加热;例如,柱形或锥形部分可以经由第二电感器(或例如电阻器)通过感应直接加热。
当然,通过对一部分(或多个部分)进行感应来(直接)加热要求这样的部分(或多个部分)由适于这种类型加热的材料制成,即配备有良好的电纳。
图3、4和5示意性地示出了基座的三种可能的结构。
基座的盘形部分适于直接或间接支撑一个或更多个衬底。
通常且有利的是,柱形或锥形部分与盘形部分同轴;特别地,柱形部分的(基本上)对称轴线、锥形部分的(基本上)对称轴线和基座的(基本上)对称轴线重合。
通常且有利的是,柱形或锥形部分邻近盘形部分并与其接触。
通常且有利的是,柱形或锥形部分位于盘形部分的下面。
通常且有利的是,盘形部分和柱形或锥形部分完全由石墨(完全或部分涂覆有SiC和/或TaC)制成。
在图3的基座2中,盘形部分321和柱形或锥形部分322被制成单个件,即这两个部分是同一主体的一部分。部分322具有盲孔,用于使基座2旋转的驱动轴6螺纹连接在该盲孔中;轴6可以例如由钢(为良好的导热体和良好的电导体的材料)或石墨(为合适的导热体和合适的电导体的材料)或陶瓷(为较差的导热体和较差的电导体的材料)制成,同时适当考虑它们的机械性能;应当注意,如果轴由石墨制成,则该石墨也可以与基座的石墨稍有不同,例如轴的石墨可以具有较低的热导率。
在图4的基座2中,盘形部分421被制成单个第一件(例如由完全或部分涂覆有SiC和/或TaC的石墨制成),并且柱形或锥形部分422被制成单个第二件(例如由完全或部分涂覆有SiC和/或TaC的石墨制成);第一件和第二件被固定在一起。部分322和422基本上是相同(轴向)长度。在这样的示例中,通过螺纹联接件进行附接;特别地,部分421具有螺纹通孔,并且柱形或锥形部分422螺纹连接在该孔中。部分422具有盲孔,用于使基座2旋转的驱动轴6螺纹连接在该盲孔中;轴6可以例如由钢(为良好的导热体和良好的电导体的材料)或石墨(为合适的导热体和合适的电导体的材料)或陶瓷(为较差的导热体和较差的电导体的材料)制成,同时适当考虑它们的机械性能;应当注意,如果轴由石墨制成,则该石墨也可以与基座的石墨稍有不同,例如轴的石墨可以具有较低的热导率。
在图5的基座2中,盘形部分521基本上与盘形部分321相同,而柱形或锥形部分522与柱形或锥形部分322的不同之处在于柱形或锥形部分522更短(轴向);部分522的长度减小有利于基座插入封闭的反应室即已经组装好的反应室中。为了向盘形部分521的中心区域供热,具有这样的锥形或柱形元件是有用的,该锥形或柱形元件足够长以至于能够与足够长的螺线管电感器耦合;为此,除了柱形或锥形部分522(例如完全由全部或部分涂覆有SiC和/或TaC的石墨制成)之外,还设置有与之接触的另一柱形或锥形部分523(例如完全由全部或部分涂覆有SiC和/或TaC的石墨制成);部分522和523例如通过螺纹联接件固定在一起。部分523具有盲孔,用于使基座2旋转的驱动轴6螺纹联接在该盲孔中;轴6可以例如由钢(为良好的导热体和良好的电导体的材料)或石墨(为合适的导热体和合适的电导体的材料)或陶瓷(为较差的导热体和较差的电导体的材料)制成,同时适当考虑它们的机械性能;应当注意,如果轴由石墨制成,则该石墨也可以与基座的石墨稍有不同,例如轴的石墨可以具有较低的热导率。
图3、4和5的柱形或锥形部分的孔用于固定驱动轴,并且能够通过柱形或锥形部分将旋转运动传递到所述盘形部分。
然而,柱形或锥形部分中的孔(盲孔或通孔)(例如成形孔)也可用于影响盘形部分的上表面的温度分布。
在图1的示例中,具有适于支撑一个或更多个衬底并且搁置在盘形部分21上的盘形支撑件3;在图6中,根据一次适用于单个衬底100的实施例,更详细地示出了由附图标记603指示并且搁置在盘形部分621上的这种支撑件;在图7中,根据一次适用于单个衬底100的实施例,更详细地示出了由附图标记703指示并且搁置在盘形部分721上的这种支撑。
根据图1和图6以及图7的变型,支撑件3的下表面是完全平坦的,而部分21的上表面是(略微)中央凹入的;这意味着,当冷时,尽管支撑件3搁置在部分21上,但支撑件3的下表面并不完全接触部分21的上表面,并且当热时(在外延沉积过程中),支撑件3的下表面更能接触部分21的上表面,特别地完全接触。
在图6和图7中,盘形支撑件603/703具有这样的表面,该表面具有用于衬底100的基本上柱形形状的(薄的)凹槽(可选地,用于相应的多个衬底的多个凹槽),衬底可以具有所谓的“平面”。凹槽可以具有平坦或(稍微)凹入的底部。凹槽通常具有实心底部。应当注意,与图6和图7相同或相似的支撑件可以在一个又一个过程中逐渐变形,特别是变凸。
在图6和图7中,衬底100具有300mm的直径。应当注意,本发明已经专门为这样的反应器而设计,该反应器适于处理大直径(例如200mm及以上(高达450mm))的一次单个的衬底。
在图7中,盘形支撑件703具有成形为允许通过工具来操作盘形支撑件703的下边缘;可选地,盘形部分721可以具有成形为允许通过工具来处理盘形支撑件703的上边缘;再可选地,支撑件703的下边缘和部分721的上边缘都可以成形。
根据图6的示例,基座2的柱形或锥形部分622具有通孔,基座2的盘形部分621具有底座,并且存在适于提升衬底的提升设备;提升设备包括固定在一起的杆682和板681;杆682被布置在通孔中并适于沿通孔滑动,且板681被布置在底座中。
还存在固定到柱形或锥形部分622的中空驱动轴606。
出于指示目的,部分622和/或轴606的外径为40-60mm。
出于指示目的,轴606(以及因此部分621和622)的转速为5-50RPM。
根据图7的示例,存在固定到柱形或锥形部分722的驱动轴706。
出于指示目的,部分722的外径为40-60mm。
出于指示目的,轴706(以及因此部分721和722)的转速为5-50RPM。
优选地,轴706完全由石墨制成,特别是由于该材料的耐热性和耐高温能力。
轴706包括上部部分706A、下部部分706D和可能的中间部分706C;上部部分706A和可能的中间部分706C可以通过(平滑的)接合部分706B接合。应当注意,部分722和部分706A的布置可以被认为是单个柱形元件。事实上,在图7的示例中,电感器5可以一直延伸到例如部分706A的下端;换句话说,电感器5可以一直延伸到柱形或锥形部分(图7中的722)的下端或者稍微超出例如1-3cm,直到它覆盖轴706的部分706A。
上部部分706A可具有柱形或锥形突起(图7中的706F)或凹槽(图7中未预见),用于与柱形或锥形部分722的相应的柱形或锥形凹槽或突起机械联接。
根据图7的示例,下部部分706D具有用于散热的径向突起706E。
图1示出了严格意义上不是反应室的一部分,但通常是外延反应器的一部分的一些部件,特别是第一电感器4和第二电感器5。
第一电感器4适于直接加热盘形部分21;这特别是“平坦的”(即将其匝修整为曲线,该曲线完全位于一个平面中)。
第二电感器5适于直接加热柱形或锥形部分22并间接加热盘形部分21;这特别是是“柱形的”(即将其每个绕组的匝修整为曲线,该曲线完全位于柱形表面中)。电感器5可以包括两个(或更多个)同轴绕组51和52(在相同方向上)匝,以在更短的长度上产生更多的电磁场。
根据图1的变型,电感器4和/或电感器5可以是“成形的”;例如,电感器4可能不是完全平坦的和/或电感器5可能不是完全柱形的。此外,电感器4和/或电感器5的形状和/或位置可以是可调节的。
根据图1的变型,电感器4和/或电感器5可以由具有根据位置而变化的截面的导体组成。
基座的盘形部分内的电磁场分布以及因此的温度分布大体上取决于四个元件,即盘形部分(图1中的21)、柱形部分(图2中的22)、第一电感器(图1中的4)和第二电感器(图1中的5),以及取决于这些元件的各种参数;这些参数主要是几何参数、电学参数和化学参数(即,部件的材料)。
图1示出了适于减少第一电感器4和第二电感器5之间的相互感应的分离元件7;分离元件7被布置在电感器4和电感器5之间,特别是其围绕电感器5(以及套筒13和部分22);可用于此目的的材料是铁氧体和MDM[磁介电材料]。
通常并且优选地,电感器4和5彼此完全分离,但是它们也可以串联地电连接。优选地,第一和第二电感器4和5适于独立供电,特别是以不同频率供电,以例如限制相互作用;例如,一个的频率可以是2-4KHz,且另一个频率可以是20-40KHz;例如,频率之间的比可以等于包含在5和20之间的数字。
第一电感器4可适于通过改变其位置和/或通过改变其匝的相互位置来调节;改变可以是手动的、机动的或自动的。
第二电感器5可适于通过改变其位置和/或通过改变其匝的相互位置来调节;改变可以是手动的、机动的或自动的。

Claims (15)

1.基座,包括具有上部区域和下部区域的盘形部分(21)和具有上部区域和下部区域的柱形或锥形部分(22),所述盘形部分(21)适于在所述上部区域上直接或间接地支撑(3)一个或更多个衬底;
其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)是同轴的;
其中所述盘形部分(21)的所述下部区域和所述柱形或锥形部分(22)的所述上部区域直接接合在一起或通过可能的中间部分接合在一起,使得热能够通过传导从所述柱形或锥形部分(22)流到所述盘形部分(21);
并且其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)以及所述可能的中间部分完全由为热导体的材料制成,优选地由石墨制成。
2.根据权利要求1所述的基座,其中所述盘形部分(21)和/或所述柱形或锥形部分(22)完全由适于通过电磁感应加热的导电的材料制成,优选地由石墨制成。
3.根据权利要求1或2所述的基座,其中所述盘形部分(321)和所述柱形或锥形部分(322)以及所述可能的中间部分被制成单个件。
4.根据权利要求1或2所述的基座,其中所述盘形部分(421)被制成单个第一件,并且所述柱形或锥形部分(422)被制成单个第二件,其中所述第一件和第二件被彼此固定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基座,其中所述柱形或锥形部分(322、422)具有孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基座,包括驱动轴(6),所述驱动轴(6)与所述柱形或锥形部分(322、422、522)联接,特别是与所述柱形或锥形部分的所述下部区域联接,并且适于通过所述柱形或锥形部分(322、422、522)将旋转运动传递到所述盘形部分(321、421、521)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基座,还包括盘形支撑件(3、603),所述盘形支撑件(3、603)适于直接支撑一个或更多个衬底(100)并且搁置在所述盘形部分(21、621)上。
8.根据权利要求7所述的基座,其中所述盘形支撑件(603)具有成形的下边缘和/或所述盘形部分(621)具有成形的上边缘,以允许通过工具操作所述盘形支撑件(603)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基座,其中所述柱形或锥形部分(622)具有通孔,其中所述盘形部分(621)具有底座,并且所述基座包括适于提升衬底的提升设备,其中所述提升设备包括彼此固定的杆(682)和板(681),其中所述杆(682)被布置在所述通孔中并且适于沿着所述通孔滑动,其中所述板(681)被布置在所述底座中。
10.外延沉积反应器,包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的基座。
11.根据权利要求10所述的反应器,包括第一电感器(4)和第二电感器(5),所述第一电感器(4)适于通过电磁感应直接加热所述盘形部分(21),所述第二电感器(5)适于通过电磁感应直接加热所述柱形或锥形部分(22)并且间接加热所述盘形部分(21)。
12.根据权利要求11所述的反应器,其中所述第一电感器(4)是平坦的。
13.根据权利要求11或12所述的反应器,其中所述第二电感器(5)为柱形或锥形的。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的反应器,其中所述第一电感器和所述第二电感器(4、5)适于独立供电,特别是以不同的频率供电。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的反应器,
其中所述第一电感器(4)适于通过改变其位置和/或通过改变其匝的相互位置来调节,和/或
其中所述第二电感器(5)适于通过改变其位置和/或通过改变其匝的相互位置来调节。
CN201780010340.4A 2016-02-08 2017-02-02 可感应加热的基座和外延沉积反应器 Pending CN108779576A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000012643 2016-02-08
ITUB2016A000556A ITUB20160556A1 (it) 2016-02-08 2016-02-08 Suscettore con perno riscaldato e reattore per deposizione epitassiale
PCT/IB2017/050565 WO2017137872A1 (en) 2016-02-08 2017-02-02 Inductively heatable susceptor and epitaxial deposition reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108779576A true CN108779576A (zh) 2018-11-09

Family

ID=55969254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780010340.4A Pending CN108779576A (zh) 2016-02-08 2017-02-02 可感应加热的基座和外延沉积反应器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210189594A1 (zh)
EP (1) EP3414366B1 (zh)
JP (1) JP7082573B2 (zh)
CN (1) CN108779576A (zh)
IT (1) ITUB20160556A1 (zh)
WO (1) WO2017137872A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113846374A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 一种mocvd设备的加热系统及mocvd设备

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3516090A1 (en) * 2016-09-19 2019-07-31 King Abdullah University Of Science And Technology Susceptor
EP3870734A1 (en) * 2018-10-26 2021-09-01 LPE S.p.A. Deposition reactor with inductors and electromagnetic shields
KR20190005818A (ko) * 2018-12-28 2019-01-16 주식회사 테스 서셉터 어셈블리 및 이를 포함하는 mocvd 장치
WO2020139030A1 (ko) * 2018-12-28 2020-07-02 주식회사 테스 서셉터 어셈블리, 이를 포함하는 mocvd 장치 및 mocvd 장치로부터 상측 서셉터를 인출하기 위한 제어 방법
IT202100014984A1 (it) 2021-06-09 2022-12-09 Lpe Spa Camera di reazione con sistema di rivestimento e reattore epitassiale

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5897380A (en) * 1994-11-09 1999-04-27 Tokyo Electron Limited Method for isolating a susceptor heating element from a chemical vapor deposition environment
JPH11163102A (ja) * 1997-11-27 1999-06-18 Kokusai Electric Co Ltd 半導体製造装置用サセプタ
WO2001055479A1 (en) * 2000-01-31 2001-08-02 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for epitaxially processing a substrate
CN1489644A (zh) * 2001-02-07 2004-04-14 ��ķ�ƶ��ɷ����޹�˾ 通过化学汽相沉积在晶片上生长外延层的无基座式反应器
CN101103453A (zh) * 2005-04-14 2008-01-09 Lpe公司 用于外延反应器的基座以及操作基座的工具
CN101802254A (zh) * 2007-10-11 2010-08-11 瓦伦斯处理设备公司 化学气相沉积反应器
CN101906622A (zh) * 2010-08-20 2010-12-08 华晟光电设备(香港)有限公司 用于mocvd系统中控制外延片温度及均匀性的装置与方法
CN101922042A (zh) * 2010-08-19 2010-12-22 华晟光电设备(香港)有限公司 一种外延片托盘及与其配合的支撑和旋转联接装置
CN102347258A (zh) * 2011-09-19 2012-02-08 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种用于半导体外延系统的基座
CN103132051A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 中微半导体设备(上海)有限公司 化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置
CN103614709A (zh) * 2013-12-12 2014-03-05 济南大学 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置
CN103628046A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 中微半导体设备(上海)有限公司 一种调节基片表面温度的控温系统和控温方法
CN104152985A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于SiC外延的感应加热装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4579080A (en) * 1983-12-09 1986-04-01 Applied Materials, Inc. Induction heated reactor system for chemical vapor deposition
JPH05198514A (ja) * 1992-01-20 1993-08-06 Toshiba Corp 枚葉型エピタキシャル成長装置
US6031211A (en) * 1997-07-11 2000-02-29 Concept Systems Design, Inc. Zone heating system with feedback control
US6118100A (en) * 1997-11-26 2000-09-12 Mattson Technology, Inc. Susceptor hold-down mechanism
US7985295B1 (en) * 2006-04-06 2011-07-26 Structured Materials Inc. RF heater arrangement for substrate heating apparatus
US20110259879A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Applied Materials, Inc. Multi-Zone Induction Heating for Improved Temperature Uniformity in MOCVD and HVPE Chambers
US20120148760A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Glen Eric Egami Induction Heating for Substrate Processing
CN103540912B (zh) * 2012-07-09 2016-06-08 中晟光电设备(上海)股份有限公司 Mocvd设备及该设备中的托盘支撑旋转系统
JP6094813B2 (ja) * 2013-09-02 2017-03-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 プラズマ処理装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5897380A (en) * 1994-11-09 1999-04-27 Tokyo Electron Limited Method for isolating a susceptor heating element from a chemical vapor deposition environment
JPH11163102A (ja) * 1997-11-27 1999-06-18 Kokusai Electric Co Ltd 半導体製造装置用サセプタ
WO2001055479A1 (en) * 2000-01-31 2001-08-02 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for epitaxially processing a substrate
CN1489644A (zh) * 2001-02-07 2004-04-14 ��ķ�ƶ��ɷ����޹�˾ 通过化学汽相沉积在晶片上生长外延层的无基座式反应器
CN101103453A (zh) * 2005-04-14 2008-01-09 Lpe公司 用于外延反应器的基座以及操作基座的工具
CN101802254A (zh) * 2007-10-11 2010-08-11 瓦伦斯处理设备公司 化学气相沉积反应器
CN101922042A (zh) * 2010-08-19 2010-12-22 华晟光电设备(香港)有限公司 一种外延片托盘及与其配合的支撑和旋转联接装置
CN101906622A (zh) * 2010-08-20 2010-12-08 华晟光电设备(香港)有限公司 用于mocvd系统中控制外延片温度及均匀性的装置与方法
CN102347258A (zh) * 2011-09-19 2012-02-08 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种用于半导体外延系统的基座
CN103132051A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 中微半导体设备(上海)有限公司 化学气相沉积反应器或外延层生长反应器及其支撑装置
CN103628046A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 中微半导体设备(上海)有限公司 一种调节基片表面温度的控温系统和控温方法
CN103614709A (zh) * 2013-12-12 2014-03-05 济南大学 用于mocvd反应室的组合基座式电磁加热装置
CN104152985A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于SiC外延的感应加热装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113846374A (zh) * 2021-11-29 2021-12-28 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 一种mocvd设备的加热系统及mocvd设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017137872A1 (en) 2017-08-17
US20210189594A1 (en) 2021-06-24
JP7082573B2 (ja) 2022-06-08
ITUB20160556A1 (it) 2017-08-08
JP2019507093A (ja) 2019-03-14
EP3414366A1 (en) 2018-12-19
EP3414366B1 (en) 2023-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108779576A (zh) 可感应加热的基座和外延沉积反应器
KR102606779B1 (ko) 강화된 웨이퍼 에지 성능을 갖는 세라믹 가열기 및 esc
CN105751540B (zh) 用于半导体处理的具有平面加热器区域的加热板
TWI576951B (zh) 用以徑向調整橫越基片表面之溫度曲線的靜電夾頭系統及製程
US20200161106A1 (en) Wafer support
CN1990908A (zh) 多区电阻加热器
US11337277B2 (en) Circular lamp arrays
TWI676704B (zh) 基板處理裝置及方法
JP2016136611A (ja) 静電チャック
CN104205307A (zh) 用于半导体加工的使用交流驱动的多路复用加热器阵列
TWI448207B (zh) Induction heating device
JP2015095551A (ja) シャワーヘッドアセンブリ及びプラズマ処理装置
US11682576B2 (en) Pedestal heater for spatial multi-wafer processing tool
TW201205677A (en) Apparatus for heat-treating semiconductor substrate
TWM522949U (zh) 加熱裝置
JP2021529440A (ja) 高周波電力プロセスのための半導体処理装置
CN102839362A (zh) 一种基片处理设备
JP2020093975A (ja) 結晶成長装置及び坩堝
CN101404834B (zh) 电磁加热装置
JPH0338029A (ja) 気相成長装置
JP2022504358A (ja) インダクタ及び電磁シールドを有する堆積リアクタ
EP3263748A2 (en) Cvd reactor with a multi-zone heated process chamber
JP7175348B2 (ja) 基板支持台及びそれを含む基板処理装置
US20240203779A1 (en) Electrostatic chuck heater and film deposition apparatus
TW202133301A (zh) 多區靜電吸盤

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181109

RJ01 Rejection of invention patent application after publication