FR3003399A3 - Support pour wafer avec dispositions pour ameliorer l'uniformite de chauffe dans des systemes de depot chimique en phase - Google Patents

Support pour wafer avec dispositions pour ameliorer l'uniformite de chauffe dans des systemes de depot chimique en phase Download PDF

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Abstract

Un support pour wafer et des procédés de fabrication de celui-ci à utiliser dans un système de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur. Le support pour wafer (80) comporte des poches de rétention de wafer (92) évidées dans son corps. Un espaceur thermiquement isolant (100) est situé au moins partiellement dans la au moins une poche de rétention de wafer (92) et agencé pour maintenir un espacement entre la surface de paroi périphérique (96) et le wafer (124), l'espaceur (100) étant réalisé à partir d'un matériau ayant une conductivité thermique inférieure à une conductivité thermique du support pour wafer (80) de telle sorte que l'espaceur (100) limite la conduction de chaleur depuis des portions du corps de support pour wafer (82) jusqu'au wafer (124). Le support pour wafer (80) comporte en outre une particularité de rétention d'espaceur (200a-j).

Description

SUPPORT POUR WAFER AVEC DISPOSITIONS POUR AMELIORER L'UN1FORMITE DE CHAUFFE DANS DES SYSTEMES DE DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR Domaine de l'invention L'invention concerne de manière générale la technologie de fabrication des semiconducteurs et, plus particulièrement, le traitement de dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour « Chemical Vapor Deposition ») et un appareil associé pour la réduction des non-uniformités de température à la surface de wafers semi-conducteur. État de la technique Dans le domaine de la fabrication de diodes électroluminescentes (DEL) et d'autres dispositifs haute performance tels que les diodes lasers, les détecteurs optiques et les 10 transistors à effet de champ, un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est typiquement utilisé pour faire croître une structure de pile de films fins en utilisant des matériaux tels que le nitrure de gallium sur un substrat en saphir ou en silicium. Un outil CVD comprend une chambre de traitement, qui est un environnement étanche qui permet le dépôt de gaz infusés sur le substrat (typiquement sous la forme de wafers) pour y faire 15 croître les couches de films fins. Un exemple d'une ligne de produit actuelle d'un tel équipement de fabrication est la famille TurboDisc® de systèmes MOCVD, fabriqués par Veeco Instruments Inc. de Plainview, New York. Un certain nombre de paramètres de procédé sont régulés, tels que la température, la pression et le débit de gaz, pour obtenir la croissance de cristal souhaitée. On fait croître 20 différentes couches en utilisant des matériaux et paramètres de procédé variables. Par exemple, des dispositifs formés à partir de semi-conducteurs composites, tels que des semiconducteurs III-V, sont typiquement formés en faisant croître des couches successives du semi-conducteur composite par dépôt chimique en phase vapeur par composés organométalliques (MOCVD pour « Metal Organic Chemical Vapor Deposition »). Dans ce 25 procédé, les wafers sont exposés à une combinaison de gaz, comprenant typiquement un composé organométallique en tant que source de métal du groupe III, et comprenant également une source d'un élément du groupe V qui s'écoule sur la surface du wafer pendant que le wafer est maintenu à une température élevée. Typiquement, le composé organométallique et la source de groupe V sont combinés à un gaz vecteur qui ne participe 30 perceptiblement pas à la réaction comme, par exemple, de l'azote. Un exemple d'un tel semi- conducteur III-V est le nitrure de gallium, qui peut être formé par réaction d'un composé organo-gallium et d'ammoniaque sur un substrat ayant un pas de réseau cristallin adéquat, comme par exemple un wafer de saphir. Typiquement, le wafer est maintenu à une température de l'ordre de 1 000 à 1 100 °C pendant le dépôt de nitrure de gallium et de composés apparentés. Dans un procédé MOCVD, où la croissance de cristaux se produit par réaction chimique sur la surface du substrat, les paramètres du procédé doivent être régulés en prenant particulièrement soin de s'assurer que la réaction chimique se déroule dans les conditions requises. Des variations même petites dans les conditions du procédé peuvent affecter la qualité du dispositif et le rendement de la prôduction de façon préjudiciable. À titre d'exemple, si une couche de nitrure de gallium et d'indium est déposée, des variations dans la température de surface du wafer entraîneront des variations dans la composition et la bande interdite de la couche déposée. Du fait que l'indium a une pression de vapeur relativement élevée, la couche déposée aura une proportion inférieure d'indium et une plus grande bande interdite dans les régions du wafer où la température de surface est plus élevée. Si la couche déposée est une couche électroluminescente active d'une structure de DEL, la longueur d'onde d'émission des DEL formée à partir du wafer variera également dans une mesure inacceptable. Dans une chambre de traitement MOCVD, des wafers semi-conducteurs sur lesquels des couches de films fins doivent être mises à croître sont placés sur des carrousels tournant rapidement, désignés par supports pour wafer, pour assurer une exposition uniforme de leurs surfaces à l'atmosphère dans la chambre du réacteur pour le dépôt des matériaux semi- conducteurs. La vitesse de rotation est de l'ordre de 1 000 tours/min. Les supports pour wafer sont typiquement usinés à partir d'un matériau hautement thermiquement conducteur tel que le graphite, et sont souvent revêtus avec une couche protectrice d'un matériau tel que du carbure de silicium. Chaque support pour wafer comporte un jeu d'indentations circulaires, ou de poches, à sa surface supérieure dans laquelle des wafers individuels sont placés. Typiquement, les wafers sont supportés spatialement par rapport à la surface inférieure de chacune des poches pour permettre la circulation de gaz autour des bords du wafer. Certains exemples de la technologie concernée sont décrits dans la publication de demande de brevet U. S. n° 2012/0040097, le brevet U. S. n° 8 092 599, le brevet U. S. n° 8 021 487, le brevet U. S. n° 2007/0186853, le brevet U. S. n° 6 902 623, le brevet U. S. n° 6 506 252 et le brevet U. S. n° 6 492 625. Le support pour wafer est supporté sur un fuseau au sein de la chambre de réaction de sorte que la surface supérieure du support pour wafer ayant les surfaces exposées des wafers soit dirigée vers le haut en direction d'un dispositif de distribution de gaz. Lorsque le fuseau est mis en rotation, le gaz est dirigé vers le bas sur la surface supérieure du support pour wafer et s'écoule à travers la surface supérieure vers la périphérie du support pour wafer. Le gaz utilisé est évacué de la chambre de réaction à travers des orifices disposés en dessous du support pour wafer. Le support pour wafer est maintenu à la température élevée souhaitée par des éléments chauffants, typiquement des éléments chauffants résistifs électriques disposés en dessous de la surface inférieure du support pour wafer. Ces éléments chauffants sont maintenus à une température au-dessus de la température souhaitée des surfaces du wafer, tandis que le dispositif de distribution de gaz est typiquement maintenu à une température bien en dessous de la température de réaction souhaitée de façon à empêcher une réaction prématurée des gaz. En conséquence, la chaleur est transférée des éléments chauffants à la surface inférieure du support pour wafer et s'écoule vers le haut à travers le support pour wafer en direction des wafers individuels. De même, la chaleur transférée vers le haut à travers le matériau de support rayonne depuis la surface supérieure du support pour wafer. Le degré d'émission rayonnante depuis le support pour wafer est déterminé par l'émissivité du support et des composants environnants. Énormément d'efforts ont été consacrés à des particularités de conception du système pour minimiser les variations de température pendant le traitement ; toutefois, le problème présente toujours de nombreux défis à relever. Par exemple, les wafers sont, de manière significative, thermiquement moins conducteurs que le support pour wafer. L'introduction d'un wafer en saphir dans une poche du support pour wafer crée un effet de piégeage de la chaleur ou de « couverture ». Ce phénomène conduit à un profil thermique généralement radial au niveau du plancher de la poche qui est plus chaud au centre et à une température inférieure vers le rayon externe de la poche, où la chaleur peut être émise par rayonnement et convection vers l'environnement. Un autre effet qui impacte l'uniformité thermique des wafers dans le procédé est le gradient thermique autour de l'épaisseur du wafer, qui provoque un coude concave, conduisant à une distance d'espacement non uniforme entre le fond du wafer et le plancher de la poche. Cela provient du fait que le fond plus chaud du wafer tend à se dilater davantage que la surface supérieure plus froide, adoptant ainsi une forme concave classique. Le coude concave se rajoutera généralement à la non-uniformité thermique qui existe déjà sur le wafer en raison des effets de couverture thermique. En raison de la conductance thermique très petite de l'espace de gaz en comparaison au matériau de support, la température de surface du wafer est extrêmement sensible à des changements de dimension de l'espace. Dans le cas d'un coude concave, le centre du wafer sera plus proche du plancher de la poche, et en conséquence plus chaud que les bords externes. Cet effet est plus prononcé dans les wafers de grand diamètre, qui sont typiquement constitués de silicium. De même, avec des wafers de silicium en particulier, la formation de coude est encore aggravée par des contraintes de film dues à un désaccord de réseau cristallin entre le substrat de silicium et les couches déposées utilisées pour fabriquer les dispositifs sur le substrat. Un procédé de transfert de conduction thermique apparenté se produit également dans la direction latérale du bord de la poche de support pour wafer au bord de wafer, en fonction de cette distance. Dans des outils CVD utilisant un support pour wafer tournant à grande vitesse, les wafers sont typiquement entraînés vers le bord externe des poches en raison de forces centrifuges importantes. Ainsi, ces wafers sont typiquement en contact avec le bord externe de la poche. La position non concentrique d'un wafer dans la poche crée un écartement non uniforme depuis le bord de la poche qui est de zéro au point de contact, et 10 augmente circonférentiellement en s'éloignant du point de contact. L'écartement plus petit entre le wafer et le support dans des régions proches du point de contact augmente le transfert de chaleur par conduction, du support au wafer. Cet effet de « proximité étroite » conduit à des températures de bord bien plus élevées dans la région de contact. La demande de brevet U. S numéro de série 13/450 062 également en instance décrit des approches visant 15 à réduire l'effet de proximité utilisant des « butoirs » pour centrer le wafer à une distance prescrite du bord de la poche. Ces butoirs ont montré qu'ils pouvaient virtuellement éliminer le croissant de température élevée généré par l'effet de proximité. Toutefois, plusieurs défis pratiques demeurent, en particulier la cassure de wafers due à la concentration accrue pendant le traitement de points de contrainte aux interfaces boutoirs-bords de wafer 20 attribuables à la force centripète. Un autre défi à relever afin de maintenir la température uniforme au-dessus des wafers a trait aux wafers, qui sont typiquement des disques plats et circulaires ayant une ou plusieurs portions droites de leur bord couramment désignées par « méplats ». Des méplats sont généralement utilisés pour indiquer le type de dopage du wafer, ainsi que l'orientation 25 cristallographique du wafer, et on les trouve typiquement sur des wafers plus petits que 200 mm. Dans le traitement CVD, toutefois, le méplat présente une non-uniformité pour le transfert de chaleur en direction du wafer. En particulier, le transfert de chaleur vers la portion du wafer près du méplat tend à être réduit en raison de la séparation entre le bord du méplat du wafer et le support pour wafer. De même, le méplat introduit une variation dans la 30 circulation de gaz qui affecte également la température au voisinage du méplat. Une problématique supplémentaire concerne les géométries de poche multi-wafer avec des emplacements de poche non concentriques. Ici, le profil thermique devient plus compliqué car le refroidissement par convection dépend du chemin de courant gazeux historique passant par dessus les régions de support pour wafer et de wafer. Pour des 35 réacteurs à disque tournant à grande vitesse, les courants gazeux s'écoulent en spirale vers l'extérieur depuis le rayon interne vers le rayon externe dans une direction généralement tangentielle. Dans ce cas, lorsque le courant gazeux passe par dessus la portion exposée du support pour wafer (telle que les régions de « voiles » entre les wafers), elle est chauffée par rapport aux régions où il passe par-dessus les wafers. En général, ces voiles sont plutôt chauds par rapport aux autres régions du support où se trouvent les wafers, car les courants du flux de chaleur dus à l'effet de couverture ont canalisé les courants dans cette région. Ainsi, les chemins de gaz passant par dessus les voiles créent un gradient tangentiel de température dû au refroidissement par convection, qui est plus chaud au niveau du bord d'attaque (entrée du courant de-fluide vers le wafer) qu'au niveau du bord de fuite (sortie du courant de fluide par dessus le wafer). 10 Ces effets contribuent à réduire le rendement en produit car des dispositifs fabriqués à partir de portions du wafer près du méplat tendent à présenter une photoluminescence accrue par rapport à la valeur cible pour le reste du wafer. On recherche des solutions qui relèvent un ou plusieurs de ces défis, et des défis apparentés, visant à améliorer l'uniformité de chauffe du wafer dans des réacteurs CVD. 15 Présentation de l'invention Des aspects de l'invention visent un système de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) dans lequel des non-uniformités thermiques le long des bords des wafers sont significativement réduites. 20 Dans un aspect, l'invention propose un ensemble support pour wafer à utiliser dans un système de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer formé symétriquement autour d'un axe central, et comportant une surface supérieure généralement plane qui est située perpendiculairement à 25 l'axe central ; au moins une poche de rétention de wafer évidée dans le corps de support pour wafer depuis la surface supérieure, chacune de la au moins une poche de rétention de wafer comportant une surface de plancher et une surface de paroi périphérique qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer, la poche de 30 rétention de wafer étant adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central ; et la poche de rétention de wafer étant en outre configurée pour loger un wafer ayant au moins un bord plat, où une portion de la surface de plancher sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte une portion surélevée qui est moins évidée que des 35 portions de la surface de plancher situées en dessous des portions de bord arrondies du wafer. D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives sont les suivantes.
La portion surélevée de la surface de plancher comporte une portion plate. La portion de la surface de plancher sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte une pente descendante depuis la périphérie de la poche de rétention de wafer vers un centre de la poche de rétention de wafer. La portion de pente descendante de la surface de plancher peut comporter une portion descendante concave. Facultativement ou en variante, la portion de pente descendante de la surface de plancher comporte une portion descendante linéaire. Encore facultativement ou en variante, la surface de paroi périphérique de la poche de rétention de wafer comporte au moins une portion généralement plate configurée pour coïncider avec le au moins un bord plat du wafer à retenir.
Dans un autre aspect, l'invention concerne un ensemble support pour wafer à utiliser dans un système de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer formé symétriquement autour d'un axe central, et comportant une surface supérieure généralement plane qui est située perpendiculairement à l'axe central ; au moins une poche de rétention de wafer évidée dans le corps de support pour wafer depuis la surface supérieure, chacune de la au moins une poche de rétention de wafer comportant une surface de plancher et une surface de paroi périphérique qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer, la poche de rétention de wafer étant adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central ; et la poche de rétention de wafer étant en outre configurée pour loger un wafer ayant au moins un bord plat, où la poche de rétention de wafer comporte un espaceur inséré situé le long de la paroi périphérique, et définissant une périphérie intérieure qui coïncide avec le au moins un bord plat du wafer à retenir. Des particularités optionnelles et non limitantes sont comme suit. L'espaceur inséré comporte une structure en forme d'anneau ayant une périphérie externe circulaire qui est adaptée pour être reçue dans la poche de rétention de wafer qui est circulaire, et comporte au moins une portion intérieure plate qui coïncide avec le au moins un bord plat du wafer, auquel cas l'espaceur inséré peut être formé d'un matériau ayant des propriétés thermiquement isolantes par rapport au corps du support pour wafer. Dans un autre aspect, l'invention concerne un ensemble support pour wafer à utiliser dans un système de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer formé symétriquement autour d'un axe central, et comportant une surface supérieure généralement plane qui est située perpendiculairement à l'axe central ; au moins une poche de rétention de wafer évidée dans le corps de support pour wafer depuis la surface supérieure, chacune de la au moins une poche de rétention de wafer comportant une surface de plancher et une surface de paroi périphérique qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer, la poche de rétention de wafer étant adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central ; et la poche de rétention de wafer étant en outre configurée pour loger un wafer ayant au moins un bord plat, où la surface de paroi périphérique de la poche de rétention de wafer comporte au moins une portion généralement plate configurée pour coïncider avec le au moins un bord plat du wafer à retenir. Des particularités optionnelles et non limitantes sont comme suit.
La au moins une portion généralement plate de la surface de paroi périphérique a une courbure convexe faisant saillie dans la poche de rétention de wafer. Une portion de la surface de plancher sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte une portion surélevée qui est moins évidée que des portions de la surface de plancher situées en dessous des portions de bord arrondies du wafer.
Dans un autre aspect, un support pour wafer comporte un corps formé symétriquement autour d'un axe central, et comportant une surface supérieure généralement plane qui est située perpendiculairement à l'axe central. Au moins une poche de rétention de wafer est évidée dans le corps de support pour wafer depuis la surface supérieure. Chaque poche de rétention de wafer comporte une surface de plancher et une surface de paroi périphérique qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer, la poche de rétention de wafer est adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central. Un espaceur thermiquement isolant est situé au moins partiellement dans la au moins une poche de rétention de wafer et agencé pour maintenir un espacement entre la surface de paroi périphérique et le wafer. L'espaceur est réalisé à partir d'un matériau ayant une conductivité thermique inférieure à une conductivité thermique du corps de support pour wafer de telle sorte que l'espaceur limite la conduction de chaleur des portions du corps de support pour wafer vers le wafer. Une particularité de rétention d'espaceur est formée dans le corps de support pour wafer qui se met en prise avec l'espaceur et comporte une surface orientée pour empêcher un mouvement centrifuge de l'espaceur lorsqu'il est soumis à une rotation autour de l'axe central.
Dans un autre aspect de l'invention, il est proposé une méthode de formation du support pour wafer. Dans la méthode, un corps de support pour wafer est formé, lequel est symétrique autour d'un axe central. Une surface supérieure généralement plane est formée dans le corps, laquelle est située perpendiculairement à l'axe central. Une pluralité de poches de rétention de wafer sont formées, chacune des poches étant évidée dans le corps depuis la surface supérieure. Dans les poches, se trouvent une surface de plancher et une surface de paroi périphérique qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer. La poche de rétention de wafer est adaptée pour retenir un wafer dans la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central.
La méthode comprend en outre le placement d'un espaceur thermiquement isolant au moins partiellement dans la au moins une poche de rétention de wafer pour maintenir un espacement entre la surface de paroi périphérique et le wafer. L'espaceur est formé à partir d'un matériau ayant une conductivité thermique inférieure à une conductivité thermique du corps de support pour wafer de telle sorte que l'espaceur limite la conduction de chaleur depuis des portions du corps de support pour wafer vers le wafer. Une particularité de rétention d' espaceur est formée dans le corps de support pour wafer de telle sorte que la particularité de rétention d' espaceur se met en prise avec l'espaceur et fournit une surface orientée pour empêcher un mouvement centrifuge de l'espaceur lorsqu'il est soumis à une rotation autour de l'axe central.
Dans des aspects apparentés de l'invention, le support pour wafer fait partie d'un appareil de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur qui comporte une chambre de réaction, un fuseau rotatif ayant une extrémité supérieure disposée à l'intérieur de la chambre de réactioh, où le support pour wafer est monté de façon centrale et détachable sur une extrémité supérieure du fuseau et est en contact avec celui-ci au moins au cours d'un procédé CVD. Brève description des dessins L'invention peut être comprise de manière plus exhaustive à la lecture de la description détaillée suivante de divers modes de réalisation de l'invention conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre un appareil de dépôt chimique en phase vapeur en conformité avec un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 illustre schématiquement un support pour wafer depuis une vue en perspective utilisée avec l'appareil de la figure 1 selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une vue schématique et détaillée en coupe pris le long de la ligne 3-3 d'un site de rétention de wafer, également désigné ici par poche de wafer, du support pour wafer représenté sur les figures 1 et 2, et comportant un espaceur thermiquement isolant selon un aspect de l'invention. La figure 4 est une vue en plan schématique qui illustre un wafer situé à l'intérieur d'une poche de rétention de wafer, et en outre retenu par des espaceurs qui sont des structures séparées selon un mode de réalisation. La figure 5 est une vue en coupe schématique illustrant un autre exemple d'agencement dans lequel un espaceur est retenu par une particularité de rétention d' espaceur. Les figures 6A et 6B illustrent respectivement un autre exemple d'espaceur qui ' comporte une structure de montant et une structure de tête. La figure 7 est une vue en coupe d'un support pour wafer ayant une poche de rétention de wafer et une particularité de rétention d'espaceur qui comporte des sections d'alésage selon un mode de réalisation. La figure 8 est une vue de dessus illustrant un exemple d'agencement d'un support pour wafer selon un mode de réalisation dans lequel une poche de rétention et une pluralité de particularités de rétention d'espaceur sont illustrées. La figure 9 est une vue schématique de dessus illustrant un autre type de géométrie pour un espaceur selon un mode de réalisation. La figure 10 est une vue en coupe d'une section dans laquelle une particularité de rétention d'espaceur est une protubérance ascendante selon un mode de réalisation. La figure 11 illustre schématiquement une variante du mode de réalisation de la figure 10 où l'espaceur a un profil en forme de C selon un mode de réalisation. La figure 12 illustre un espaceur ayant une portion d'extension latérale qui s'étend le long de la surface supérieure du support pour wafer pour assurer une isolation thermique de portions de la surface supérieure au-delà de la périphérie de la poche de rétention de wafer selon un mode de réalisation. La figure 13A est une vue éclatée illustrant un autre type de mode de réalisation, où l'espaceur est réalisé comme une structure composite comprenant un espaceur annulaire supérieur et un espaceur annulaire inférieur.
La figure 13B est une vue en coupe d'une portion des parties assemblées représentées sur la figure 13A selon un mode de réalisation. La figure 14 est une vue éclatée qui illustre un autre type d'espaceur composite composé d'un espaceur annulaire supérieur et d'un espaceur annulaire inférieur selon un mode de réalisation.
La figure 15 est une vue en coupe illustrant une autre variante du mode de réalisation décrit en référence aux figures 13A et 13B.
La figure 16 illustre des dispositions visant à améliorer l'uniformité de chauffe bord à bord du wafer pour des wafers qui ont un ou plusieurs bords plats selon un type de mode de réalisation. Les figures 17A et 17B sont des vues en coupe des dispositions illustrées sur la figure 16. La figure 18 est illustre schématiquement, en vue de dessus, une poche de rétention de wafer conçue pour loger un wafer avec deux méplats selon un mode de réalisation. La figure 19 illustre une autre approche visant à améliorer l'uniformité de chauffe pour des wafers ayant un méplat selon un autre mode de réalisation.
La figure 20 est une vue schématique de dessus illustrant un autre type de géométrie pour un espaceur selon un mode de réalisation dans lequel l'espaceur est utilisé pour loger des méplats de wafer. Alors que l'invention est sujette à diverses modifications et formes alternatives, des spécificités de cette dernière ont été illustrées à titre d'exemple dans les dessins et seront décrites en détail. Il faut toutefois comprendre que l'intention n'est pas de limiter l'invention aux modes de réalisation particuliers décrits. Au contraire, l'intention est de couvrir tous les modifications, équivalents et alternatives entrant dans la portée de l'invention tels que définie par les revendications annexées.
Description détaillée La figure 1 illustre un appareil de dépôt chimique en phase vapeur en conformité avec un mode de réalisation de l'invention. Une chambre de réaction 8 définit un espace d'environnement de procédé. Un dispositif de distribution de gaz 12 est agencé à une extrémité de la chambre. L'extrémité comportant le dispositif de distribution de gaz 12 est désignée ici par l'extrémité « supérieure » de la chambre 8. Cette extrémité de la chambre est typiquement, bien que non nécessairement, disposée au-dessus de la chambre dans le repère gravitationnel normal. Ainsi, la direction descendante (ou vers le bas) telle qu'utilisée ici se réfère à la direction en éloignement du dispositif de distribution de gaz 12; tandis que la direction ascendante (ou vers le haut) se réfère à la direction au sein de la chambre, vers le dispositif de distribution de gaz 12, que ces directions soient alignées ou non avec les directions gravitationnelles vers le haut et vers le bas. De façon similaire, les surfaces « supérieure » et « inférieure » d'éléments sont décrites ici en référence au repère de la chambre 8 et du dispositif de distribution de gaz 12. Le dispositif de distribution de gaz 12 est raccordé à des sources 14a, 14b, 14c permettant de fournir des gaz de procédé à utiliser dans le procédé de traitement de wafer, tel qu'un gaz vecteur et des gaz réactifs tels qu'un composé organométallique et une source de 1 métal de groupe V. Le dispositif de distribution de gaz 12 est agencé pour recevoir les divers gaz et diriger un flux de gaz de procédé généralement dans la direction descendante. Il est souhaitable que le dispositif de distribution de gaz 12 soit également raccordé à un système de fluide de refroidissement 16 agencé pour faire circuler un liquide à travers le dispositif de distribution de gaz de façon à maintenir la température du dispositif de distribution de gaz à une température souhaitée pendant le fonctionnement. Un agencement de fluide de refroidissement similaire (non illustré) peut être prévu pour refroidir les parois de la chambre 8. La chambre 8 est également équipée d'un système d'échappement 18 agencé pour éliminer les gaz épuisés de l'intérieur de la chambre à travers des orifices (non illustrés) 10 à ou près du fond de la chambre de façon à permettre une circulation de gaz continue dans la direction descendante depuis le dispositif de distribution de gaz. Un fuseau 20 est agencé au sein de la chambre de sorte que l'axe central 22 du fuseau s'étende dans les directions ascendante et descendante. Le fuseau est monté sur la chambre à l'aide d'un dispositif de traversée rotatif 25 classique incorporant des paliers et 15 joints (non illustrés) de sorte que le fuseau puisse tourner autour de l'axe 22, tout en maintenant un joint entre le fuseau et la paroi de la chambre 8. Le fuseau comporte une pièce rapportée 24 à son extrémité supérieure, c'est-à-dire à l'extrémité du fuseau la plus proche du dispositif de distribution de gaz 12. Comme évoqué plus encore ci-dessous, la pièce rapportée 24 est un exemple de mécanisme de rétention de support pour wafer adapté pour 20 mettre en prise un support pour wafer de façon libérable. Dans le mode de réalisation particulier illustré, la pièce rapportée 24 est un élément généralement tronconique s'effilant vers l'extrémité supérieuure du fuseau et se terminant en une surface supérieure plate. Un élément tronconique est un élément ayant la forme d'un tronc de cône. Le fuseau 20 est raccordé à un mécanisme d'entraînement rotatif 26 tel qu'un entraînement de moteur 25 électrique, qui est agencé pour faire tourner le fuseau autour de l'axe 22. Un élément chauffant 70 est monté au sein de la chambre et entoure le fuseau 20 sous la pièce rapportée 24. La chambre est également pourvue d'une ouverture d'entrée 72 menant à une antichambre 76, et d'une porte 74 permettant de fermer et d'ouvrir l'ouverture d'entrée. La porte 74 n'est illustrée que schématiquement sur la figure 1 et est montrée 30 comme mobile entre la position fermée représentée en traits pleins, dans laquelle la porte isole l'intérieur de la chambre 8 de l'antichambre 76, et une position ouverte représentée en traits discontinus en 74'. La porte 74 est équipée d'un mécanisme de commande et d' actionnement approprié pour la déplacer entre des positions ouverte et fermée. En pratique, la porte peut comporter un obturateur mobile dans les directions ascendante et descendante 35 comme divulgué, par exemple, dans le brevet U. S. n° 7 276 124. L'appareil illustré sur la figure 1 peut en outre comporter un mécanisme de chargement (non illustré) capable de déplacer un support pour wafer de l'antichambre 76 dans la chambre et de mettre en prise le support pour wafer avec le fuseau dans la condition opérationnelle, et également capable de déplacer un support pour wafer hors du fuseau et dans l'antichambre 76. L'appareil comporte également une pluralité de supports pour wafer 80. Dans la condition de fonctionnement illustrée sur la figure 1, un premier support pour wafer 80 est disposé à l'intérieur de la chambre 8 dans une position opérationnelle, tandis qu'un deuxième support pour wafer 80 est disposé au sein de l'antichambre 76. Chaque support pour wafer 80 comporte un corps 82 qui a sensiblement la forme d'un disque circulaire ayant un axe central 84 (figure 2). Le corps 82 est formé symétriquement autour de l'axe central 84.
Dans la position opérationnelle, l'axe central 84 du corps de support pour wafer coïncide avec l'axe 22 du fuseau. Le corps 82 peut être formé d'une seule pièce ou comme un composite de plusieurs pièces. Par exemple, comme le divulgue la pub. de demande de brevet U. S n° 20090155028, le corps de support pour wafer peut comporter un moyeu définissant une petite région du corps entourant l'axe central 84 et une portion plus grande définissant le reste du corps semblable à un disque. 11 est souhaitable que le corps soit formé de matériaux qui ne contaminent pas le procédé et qui puissent supporter les températures rencontrées dans le procédé. Par exemple, la plus grande portion du disque peut être formée en grande partie ou entièrement de matériaux tels que le graphite, le carbure de silicium ou d'autres matériaux réfractaires. Le corps a une surface supérieure généralement plane 88 et une surface inférieure 90 s'étendant généralement parallèlement l'une à l'autre et généralement perpendiculairement à l'axe central 84 du disque. Le corps comporte également une, ou une pluralité de particularités de tenue de wafer adaptée(s) pour tenir une pluralité de wafers. En fonctionnement, un wafer 124, tel qu'un wafer semblable à un disque formé de saphir, de carbure de silicium ou d'un autre substrat cristallin, est disposé au sein de chaque poche 90 de chaque support pour wafer 80. Typiquement, le wafer 124 a une épaisseur petite en comparaison aux dimensions de ses surfaces principales. Par exemple, un wafer circulaire d'environ 50 mm (2 pouces) de diamètre peut avoir une épaisseur d'environ 430 pm ou moins. Comme l'illustre la figure 1, le wafer est disposé avec sa surface supérieure 126 tournée vers le haut, de sorte que la surface supérieure soit exposée au-dessus du support pour wafer. Il convient de noter que dans divers modes de réalisation, le support pour wafer 80 porte des quantités différentes de wafers. Par exemple, dans un exemple de mode de réalisation, le support pour wafer est adapté pour tenir six wafers. Dans un autre exemple de mode de réalisation, comme le montre la figure 2, le support pour wafer 80 porte 12 wafers.
Dans un procédé MOCVD typique, un support pour wafer 80 sur lequel sont chargés des wafers est chargé depuis l'antichambre 76 dans la chambre 8 et est placé dans la position opérationnelle illustrée sur la figure 1. Dans cette condition, les surfaces supérieures des wafers sont tournées vers le haut, vers la structure d'admission de gaz 12. Un chauffage 70 est actionné, et l'organe d'entraînement rotatif 26 fonctionne pour faire tourner le fuseau 20 et de là le support pour wafer 80 autour de l'axe 22. Typiquement, le fuseau est mis en rotation à une vitesse de rotation d'environ 50 à 1 500 révolutions par minute. Des unités de fourniture de gaz de traitement 14a, 14b et 14c sont actionnées pour fournir des gaz à travers le dispositif de distribution de gaz 12. Les gaz passent vers le bas en direction du support pour wafer 80, par-dessus la surface supérieure 88 du support pour wafer et les surfaces supérieures 126 des wafers, et vers le bas autour de la périphérie du support pour wafer en direction du refoulement et du système d'échappement 18. Ainsi, la surface supérieure du support pour wafer et les surfaces supérieures du wafer sont exposées à un gaz de procédé comportant un mélange de divers gaz fournis par les diverses unités de fourniture de gaz de procédé. Plus typiquement, le gaz de procédé à la surface supérieure est principalement composé du gaz vecteur fourni par l'unité de fourniture de gaz vecteur 14b. Dans un procédé de dépôt chimique en phase vapeur typique, le gaz vecteur peut être de l'azote, et de là le gaz de procédé à la surface supérieure du support pour wafer est principalement composé d'azote et d'une certaine quantité des composants de gaz réactif.
Des chauffages 70 transfèrent la chaleur à la surface inférieure 90 du support pour wafer, principalement par transfert de chaleur par rayonne'm' ent. La chaleur appliquée à la surface inférieure du support pour wafer s'écoule vers le haut à travers le corps 82 du support pour wafer vers la surface supérieure 88 du support pour wafer. La chaleur passant vers le haut à travers le corps passe également vers le haut à travers des interstices vers la surface inférieure de chaque wafer, et vers le haut à travers le wafer en direction de la surface supérieure 126 du wafer. La chaleur est rayonnée depuis la surface supérieure 88 du support pour wafer et depuis les surfaces supérieures 126 du wafer vers les éléments plus froids de la chambre de procédé comme, par exemple, vers les parois de la chambre de procédé et vers le dispositif de distribution de gaz 12. La chaleur est également transférée depuis la surface supérieure 88 du support pour wafer et les surfaces supérieures 126 des wafers vers le gaz de procédé passant sur ces surfaces. Dans le mode de réalisation illustré, le système comporte un certain nombre de particularités conçues pour rendre uniforme la chauffe des surfaces 126 de chaque wafer 124. Dans ce mode de réalisation, un système de profilage de température 130 reçoit des informations de température 122 qui peuvent comprendre une température et une information de position de surveillance de température depuis un moniteur de température 120. De plus, le système de profilage de température 130 reçoit une information de position de support pour wafer, qui dans un mode de réalisation, peut provenir d'un mécanisme d'entraînement rotatif 26. Avec cette information, le système de profilage de température 130 construit un profil de température des wafers 124 sur le support pour wafer 80. Le profil de température représente une distribution thermique sur la surface 126 de chacun des wafers 124. Les figures 2 et 3 illustrent le support pour wafer 80 plus en détail. Chaque site de rétention de wafer se présente sous la forme d'un évidement généralement circulaire, ou d'une poche 92 s'étendant vers le bas dans le corps depuis la surface supérieure 88. La forme généralement circulaire est amenée à correspondre à la forme des wafers. Chaque poche 92 a une surface de plancher 94 disposée en dessous des portions environnantes de la surface supérieure 88. La surface de plancher 94 peut être plate (comme illustré) ou bien peut être concave, convexe, texturée, etc. Chaque poche comporte également une surface de paroi périphérique 96 entourant la surface de plancher et définissant la périphérie de la poche. La surface de paroi périphérique 96 s'étend vers le bas depuis la surface supérieure 88 du corps vers la surface de plancher. Dans divers modes de réalisation, la surface de paroi périphérique 96 peut avoir une encoche où la paroi penche vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le centre de la poche, au moins sur une portion de la périphérie. Ainsi, une telle surface de paroi périphérique penchée 96 formera un angle aigu par rapport à la surface de plancher 94.
Dans un exemple de mode de réalisation, l'angle formé entre la surface de paroi périphérique 96 et la surface de plancher 94 est de 80 degrés. Un aspect de l'invention vise l'addition d'un espaceur thermiquement isolant, comme l'illustre partiellement la figure 3 en 100. L'espaceur thermiquement isolant 100 peut avoir une variété d'agencements structurels selon divers modes de réalisation, dont plusieurs sont détaillés ci-dessous. Une particularité importante de l'espaceur 100, dans un type de mode de réalisation, est que l'espaceur 100 est réalisé et situé de sorte qu'il maintienne une séparation entre le wafer reçu dans la poche 92, et la surface de paroi périphérique 94. Dans un type apparenté de mode de réalisation, l'espaceur 100 crée également un espace entre le wafer et la surface de plancher 94 en supportant le wafer au niveau de ses bords à une hauteur élevée par rapport à la surface de plancher 94. Diverses structures d'espaceur 100 sont envisagées pour réaliser ces fonctions, plusieurs étant détaillées ci-dessous. Dans des modes de réalisation apparentés, l'espaceur 100 comporte des particularités qui aident à retenir les wafers dans leurs poches pendant le traitement. Par exemple, un mode de réalisation utilise des extensions latérales désignées ici par lèvres, qui s'étendent sur des parties de la surface supérieure du wafer, empêchant ainsi le wafer de se soulever de son support inférieur et d'être éjecté de la poche en raison des forces centrifuges massives à des vitesses de rotation élevées. Une autre particularité de l'espaceur 100 est sa caractéristique thermo-isolante. Du fait que le transfert de chaleur vers le wafer se produit principalement par la chaleur circulant à travers le corps du support pour wafer 80, la caractéristique thermo-isolante dans le présent contexte signifie que la conductivité thermique de l'espaceur 100 est inférieure à la conductivité thermique du support pour wafer 80. Ainsi, l'espaceur 100 non seulement forme une séparation entre le wafer et les surfaces périphériques (et facultativement le plancher) du support pour wafer, mais l'espaceur 100 limite également le transfert de chaleur par conduction entre la (les) surface(s) de support pour wafer et le bord externe du wafer. Dans un type de mode de réalisation, lorsque le support pour wafer 80 est constitué principalement de graphite, l'espaceur 100 est constitué d'un matériau céramique tel que le saphir, le quartz, le nitrure d'aluminium, le nitrure de silicium, le carbure de silicium, le silicium, le nitrure de gallium, l'arséniure de gallium ou un autre matériau convenable qui peut supporter des températures de procédé applicable, qui a un coefficient de dilatation thermique convenable, et qui a une conductivité thermique inférieure au graphite. Dans un mode de réalisation apparenté, le support pour wafer 80 comporte une ou plusieurs particularités de rétention d' espaceur qui sont adaptées pour s'engager avec chaque espaceur 100. Les particularités de rétention d'espaceur selon divers modes de réalisation peuvent avoir une variété de structures, bien que dans un aspect important, certains modes de réalisation des particularités de rétention d' espaceur soient spécifiquement construits pour retenir les espaceurs 100 tout en étant soumis à des conditions de procédé impliquant des forces latérales dues à la rotation du support pour wafer 80. Notamment, des forces centrifuges importantes sont exercées par le wafer qui est forcé dans une direction radiale vers l'extérieur depuis l'axe central 84 contre un ou plusieurs des espaceurs 100. Cette force est quant à elle opposée par l'espaceur et les particularités de rétention d' espaceur du support pour wafer 80. Selon un mode de réalisation, l'espaceur et la particularité de rétention d' espaceur coopèrent pour former un agencement de calage qui bloque l'espaceur en place en réponse à une force centrifuge appliquée le long d'une direction radiale vers l'extérieur depuis l'axe central. Dans un autre mode de réalisation apparenté, l'espaceur comporte une portion supérieure qui s'étend latéralement le long de la surface supérieure du support pour wafer dans une direction hors du centre de la poche. Cette configuration confère avantageusement des propriétés thermo-isolantes pour la surface supérieure du support pour wafer qui n'est pas en dessous d'un wafer, améliorant ainsi une uniformité de flux de chaleur au sein du corps de support pour wafer, et enfin, l'uniformité de chauffe dans le procédé des wafers.
La figure 4 est une vue schématique en plan qui illustre le wafer 24 situé à l'intérieur de la poche de rétention de wafer 92a, et en outre retenu par des espaceurs 100a, qui sont des structures d'espaceur séparées selon un mode de réalisation. Dans cet exemple, chacun des espaceurs 100a est situé partiellement dans la poche de rétention de wafer (en particulier, le long de la périphérie externe de chaque poche 92). Chaque espaceur 100a comporte une surface d'interface de wafer 106a. Sont également illustrées schématiquement des particularités de rétention d'espaceur 200a qui sont formées dans le corps 82a du support pour wafer en tant qu'évidements de rétention d'espaceur (définis par le matériau environnant du corps 82a), et dans chacun desquels au moins une portion des espaceurs 100a réside. Dans divers modes de réalisation, les évidements de rétention d'espaceur sont évidés dans la surface supérieure 88a du support pour wafer, dans la surface de plancher 94a de la poche de rétention de wafer, ou les deux. La figure 5 est une vue en coupe schématique illustrant un autre exemple d'agencement dans lequel l'espaceur 100b est retenu par la particularité de rétention d' espaceur 200b. Dans cet exemple, la particularité de rétention d' espaceur 200b fait saillie vers le haut depuis la surface supérieure 88b de l'exemple de support pour wafer, dans lequel la poche de rétention de wafer 92b est définie comme ayant la surface de plancher 94b, comme illustré. L'espaceur 100b comporte une première portion 102b qui s'étend vers le bas vers la surface de plancher 94b, et une seconde portion qui est située sur la surface supérieure 88b. Les figures 6A et 6B illustrent respectivement un autre exemple d'espaceur 100c qui comporte une structure de montant 102c et une structure de tête 104c. La structure de montant 102c est conçue pour épouser presque entièrement l'intérieur d'une particularité de rétention d'espaceur. La structure de tête 104c est conçue de sorte qu'une de ses portions est à l'intérieur de la périphérie de la poche de rétention de wafer, et comporte une surface d'interface de bord de wafer 106c, et une patte de support de fond de wafer 108c. Dans un mode de réalisation, comme illustré, la surface d'interface de bord de wafer 106c est encochée (c'est-à-dire penchée vers l'intérieur vers le centre de poche de rétention de wafer) afin de contribuer à bloquer le wafer en place lorsque le support pour wafer est utilisé dans le procédé. La patte de support de fond de wafer 108c a une surface supérieure qui est située plus en hauteur que la surface de plancher 94c lorsque l'espaceur 100c est installé. Cet agencement permet à la surface de support inférieur de wafer 108c de retenir le wafer spatialement par rapport à la surface de plancher 94. En particulier, dans un procédé; le gaz peut circuler entre le fond du wafer et la surface de plancher 94. La structure de tête 104c comporte en outre une portion de calage d'espaceur 110c qui sert à renforcer, ou à bloquer l'espaceur en place avec la particularité de rétention d'espaceur.
La figure 7 est une vue en coupe d'un support pour wafer comportant une poche de rétention de wafer 92c. La particularité de rétention d'espaceur 200c comporte des sections d'alésage 202c et 204c. La section d'alésage 202c s'étend dans le corps 82c du support pour wafer bien en dessous de la surface inférieure 94c de la poche de rétention de wafer 92c. La section d'alésage 202c est conçue pour engager la structure de montant 102c. De même, une section d'alésage supérieure plus grande 204c est formée pour engager la structure de tête 104c. La section d'alésage supérieure 204e s'étend également vers le bas en dessous de la surface de plancher 94c. Une portion de la section d'alésage supérieure 204c fait également saillie dans la poche de rétention de wafer 92c. Il s'agit de la portion qui comporte 10 la surface d'interface de bord de wafer 106c et la patte de support de fond de wafer 108c. Dans ce mode de réalisation, la particularité de rétention d'espaceur 200c comporte également une découpe d'entretoisement d'espaceur 210e définie par le corps 82e du support pour wafer, et située le long d'un axe radial depuis le centre de la poche de rétention de wafer 92c sur l'extrémité distale de la particularité de rétention d'espaceur 200e. Dans un 15 support pour wafer assemblé, la découpe de calage d'espaceur 210c s'engage avec la portion d'entretoisement d'espaceur 110c. La figure 8 est une vue de dessus illustrant un exemple d'agencement d'un support pour wafer selon un mode de réalisation apparenté dans lequel la poche de rétention de wafer 92c et une pluralité de particularités de rétention d'espaceur 200e sont illustrées. Les 20 particularités de rétention d'espaceur 200e sont positionnées autour de la périphérie de la poche 92e de manière non uniforme, avec une plus haute densité de particularités de rétention d'espaceur positionnées à une extrémité distale de la poche 92e par rapport à l'axe central du support pour wafer. La figure 9 est une vue schématique de dessus illustrant un autre type de géométrie 25 pour l'espaceur 100 selon un mode de réalisation. Comme illustré, l'espaceur 100d est une structure continue en forme d'anneau qui est située le long d'une circonférence de la poche de rétention de wafer 92d. La figure 10 est une vue en coupe de la section 10-10, dans laquelle la particularité de rétention d' espaceur 200d est une protubérance ascendante similaire au mode de réalisation de la figure 5. Comme illustré dans ce mode de réalisation, 30 le profil de l'espaceur 100d est généralement en forme de Z. Dans un mode de réalisation apparenté, la surface intérieure de la particularité de rétention d'espaceur 200d qui se met en prise avec l'espaceur 100d peut être une encoche (c'est-à-dire penchant vers l'intérieur) pour contribuer à mieux retenir l'espaceur en forme d'anneau 100d. Dans d'autres modes de réalisation, tout profil convenable peut être utilisé. De même, 35 dans d'autres modes de réalisation, la protubérance 200d peut être omise. Dans ce dernier cas, la surface de paroi périphérique entourant la surface de plancher de la poche 92d peut fonctionner comme une particularité de rétention d'espaceur. La figure 11 est illustre schématiquement une variante du mode de réalisation de la figure 10. Dans Cet exemple, l'espaceur 100e est en forme d'anneau, et suit le contour de la poche de rétention de wafer comme dans le mode de réalisation précédent, mais l'espaceur 100e diffère en ce qu'il a un profil en forme de C. Une première portion 102e de l'anneau d'espaceur en forme de C s'étend vers le bas dans, ou vers le bas au-delà (comme illustré) de la surface de plancher de poche de rétention de wafer 94e. Une seconde portion du profil en forme de C 103e s'étend dans la tranchée 200e, qui sert de particularité de 10 rétention d'espaceur dans ce mode de réalisation. Dans une variante de ce mode de réalisation, comme l'illustre schématiquement la figure 12, l'espaceur 100f a une portion d'extension latérale 103f qui s'étend le long de la surface supérieure 88f du support pour wafer pour conférer une isolation thermique sur des portions de la surface supérieure au-delà de la périphérie de la poche de rétention de 15 wafer 92f. Cette isolation côté dessus peut être bénéfique pour éviter que la température ne soit pas uniforme en raison de l'effet de couverture. Essentiellement, l'extension de l'isolation thermique sur les zones de « voile » du support pour wafer crée une couverture uniforme, évitant ainsi des surfaces non thermo-isolantes desquelles la chaleur peut être plus facilement émise par rayonnement ou transférée par conduction ou convection, conduisant à 20 des points plus froids et des points plus chauds sur le wafer pendant le traitement CVD. Dans un mode de réalisation apparenté, comme illustré, l'espaceur 100f comporte une portion d'appui 108f, qui fait saillie radialement vers le centre de la poche 92f le long de la surface de plancher de poche 94f. Dans cet exemple, la particularité de rétention d'espaceur 200f est intégrée par la tranchée dans laquelle la portion profonde de l'espaceur s'étend vers le bas. 25 La figure 13A est une vue éclatée illustrant un autre type de mode de réalisation, où l'espaceur 100 est réalisé comme une structure composite comprenant un espaceur annulaire supérieur 100g1, et un espaceur annulaire inférieur 100g2. Une fois assemblés, les espaceurs annulaire supérieur et inférieur s'ajustent ensemble de manière emboîtée, comme illustré plus en détail dans la vue en coupe d'une portion de l'ensemble de la figure 13B. Dans ce 30 mode de réalisation, chaque espaceur annulaire 100g1, 100g2 a un profil généralement en forme de L. L' espaceur supérieur 100g1 s'ajuste sur le coin de l'espaceur inférieur 100g2 comme illustré. Les bagues assemblées sont insérées dans la tranchée 200g, qui a une profondeur sensiblement en dessous de celle de la surface de plancher de poche de rétention de wafer 94g. Dans l'ensemble, l'espaceur inférieur 100g2 fournit un appui 108g qui s'étend 35 autour de la circonférence de la poche de rétention de wafer 92g. L'espaceur annulaire supérieur 100g1 fournit une surface d'interface de bord de wafer 106g. L'ensemble emboîté des espaceurs annulaire supérieur et inférieur est retenu fiablement dans la tranchée 200g grâce à l'encoche de la paroi périphérique 96g. De même, le wafer est fiablement retenu en vertu d'une encoche dans la surface d'interface de bord de wafer 106g. En variante aux modes de réalisation décrits en référence aux figures 13A et 13B, la figure 14 est une vue éclatée qui illustre un espaceur composite composé d'un espaceur annulaire supérieur 100h1 et d'un espaceur annulaire inférieur 100h2. L'espaceur annulaire inférieur 100h2 est similaire à l'espaceur annulaire inférieur 100g2 décrit ci-dessus, sauf que l'espaceur annulaire inférieur 100h2 comporte une pluralité de pattes 108h situées le long,de sa paroi intérieure. Les patte s 108h font saillie vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le centre de la poche, et servent à élever le wafer par sa surface inférieure (au niveau de ses bords) hors du plancher de la poche de rétention de wafer. Il s'agit d'une fonction analogue à l'appui 108g, sauf que le groupe de pattes ne constitue pas d'appui continu. Avantageusement, pour certaines applications, il y a une possibilité que des gaz du procédé s'écoulent en dessous du wafer dans une certaine mesure. Les pattes 108h sont agencées avec une densité croissante (c'est-à-dire plus proches les unes des autres) à l'extrémité distale de la poche (c'est-à-dire la plus éloignée de l'axe central sur lequel le support de wafer tourne dans le procédé) puisque l'extrémité distale du wafer est soumise aux plus grandes contraintes dues à la force centrifuge issue de la rotation à grande vitesse du support pour wafer. Afin d'aligner les pattes 108h correctement par rapport à l'axe central du support pour wafer, un jeu de touches, 112h et 114h, implémentées dans un mode de réalisation comme des protubérances, s'engage avec une encoche dans le corps du support pour wafer (non illustré). Puisque les espaceurs annulaire 100h1 et 100h2 s'engagent les uns avec les autres, l'espaceur annulaire supérieur 100h1 comporte une touche 112h qui s'ajuste sur et s'engage avec la touche 114h de l'espaceur annulaire inférieur.
La figure 15 est une vue en coupe illustrant une autre variante du mode de réalisation décrit ci-dessus en référence aux figures 13A et 13B. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 15, l'espaceur annulaire inférieur 100i2 est similaire à l'espaceur annulaire inférieur 100g2. Il fournit de même un appui 108i (ou des pattes) et est bloqué en place de manière emboîtée par l'espaceur annulaire supérieur 100i1. La différence principale repose dans l'espaceur annulaire supérieur 100i1. En particulier, la surface d'interface de bord de wafer 106i n'est pas nécessairement encochée (bien qu'elle puisse l'être). Au lieu de reposer sur l'encoche pour retenir de manière fiable le wafer, une lèvre 115i s'étend vers le centre de la poche. Avec un wafer présent dans la poche, la lèvre 115i atteindrait le bord supérieur du wafer. Dans ce mode de réalisation, la lèvre 115i est continue sur la circonférence entière de l'espaceur annulaire supérieur 1001. Dans un mode de réalisation apparenté, la lèvre 115i se présente sous la forme de pattes en divers emplacements autour de la circonférence ; à savoir, il n'y a pas de lèvre continue. La lèvre 115i empêche le wafer d'être éjecté de la poche de rétention de wafer par un mouvement ascendant opposé du bord de wafer. Dans un aspect apparenté de l'invention, des dispositions sont prévues pour améliorer l'uniformité de chauffe de bord à bord de wafer pour des wafers qui comportent un ou plusieurs bords plats, ou méplats. La figure 16 est un diagramme illustrant une approche selon un type de mode de réalisation. Le support pour wafer 380 comporte une poche de rétention de wafer 392 évidée depuis la surface supérieure comme un support pour wafer classique ; néanmoins, la surface de plancher 394 est spécialement modifiée pour augmenter le transfert de chaleur vers le bord plat du wafer. En particulier, la portion de compensation plate 350 du plancher de poche est descendante depuis la périphérie de la poche vers le centre de la poche sur une distance correspondant à la taille des méplats des wafers pour lesquels le support pour wafer 380 est conçu. Les figures 17A et 17B sont des vues en coupe de la section 17-17 de la figure 16. La figure 17A illustre une paroi de poche périphérique intérieure 396, à laquelle est adjacente une portion de compensation plate 350a qui comporte une portion de plancher de poche plate surélevée 352a qui, après une certaine distance, prend la forme d'un profil incurvé vers le bas concave 354a. Dans un mode de réalisation, le point de transition entre les parties plates et concaves est basé sur la position du bord plat du wafer 390. Par exemple, dans un mode de réalisation, la transition est située directement en dessous du bord plat du wafer. La figure 17B illustre un mode de réalisation similaire, bien qu'avec trois sections des portions de plancher : une section plate 352b, une section penchant linéairement 353 et une section penchant de façon concave 354b. Les positions relatives de chacune des sections peuvent être optimisées en se fondant sur des données empiriques issues de sessions de lancement du procédé, et la variabilité de photoluminescence produite dans chaque session. La figure 18 illustre schématiquement, en vue de dessus, une poche de rétention de wafer conçue pour loger un wafer avec deux méplats. Ici, il y a deux portions de compensation plates alignées selon l'alignement de méplat de wafer sur le wafer. La figure 19 illustre une autre approche, à savoir l'utilisation d'une poche non ronde.
Dans cet exemple, une portion de paroi périphérique généralement plate 450 est conçue pour coïncider avec le méplat du wafer. Cette approche maintient essentiellement la même distance entre le méplat de wafer et la paroi périphérique de la poche comme pour chaque autre point le long des bords du wafer. Dans une approche apparentée, la portion de paroi généralement plate 450 n'est en fait pas parfaitement plate. Au contraire, il y a une courbure légèrement convexe d'un très grand rayon. Cela crée une protubérance de la paroi périphérique vers le centre de la poche. La géométrie facilite le retrait du wafer de la poche après traitement, car il évite que les bords du wafer restent collés contre la paroi périphérique, ce qui pourrait se produire si le wafer était forcé dans le coin à la transition entre la paroi périphérique incurvée et la portion de paroi généralement plate 450. La figure 20 est une vue schématique de dessus illustrant un autre type de géométrie pour un espaceur 100 selon un mode de réalisation dans lequel l'espaceur 100 est utilisé pour loger des méplats de wafer. Comme illustré, l'espaceur 100j est une structure en forme d'anneau continue qui comporte une portion intérieure plate 101j qui est censée coïncider avec le méplat de wafer du wafer 124j. L'espaceur 100j est situé le long d'une circonférence de la poche de rétention de wafer ronde 92j. Puisque la circonférence externe de l'espaceur en forme d'anneau 100j est ronde, l'espaceur 100j peut être placé dans toute orientation selon un mode de réalisation. Dans un mode de réalisation apparenté, une particularité de touche et encoche est utilisée pour imposer une certaine orientation du méplat de wafer. Dans ce mode de réalisation, les propriétés thermiquement isolantes de l'espaceur 100j parent à toutes non-uniformités apparaissant au niveau du bord plat du wafer 124j dues à l'espacement entre le bord de wafer et la périphérie de poche. Cette approche n'est mutuellement pas exclusive des modes de réalisation des figures 16 à 18. Ainsi, elle peut être combinée avec une portion de compensation de méplat 350 du plancher de poche dans certains modes de réalisation. L'espaceur 100j est reçu par la particularité de rétention d'espaceur 200j du corps de support pour wafer 82j.
Les modes de réalisation précédents sont censés être illustratifs et non limitants. On envisage que d'autres variantes entrent dans les revendications. De plus, bien que des aspects de la présente invention aient été décrits en référence à des modes de réalisation particuliers, l'homme du métier reconnaîtra que des changements peuvent être réalisés dans la forme et les détails sans s'écarter de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications.
L'homme du métier de compétence ordinaire dans l'art concerné reconnaîtra que l'invention peut comprendre un plus petit nombre de particularités qu'illustré dans tout mode de réalisation individuel décrit ci-dessus. Les modes de réalisation décrits ici ne sont pas censés être une présentation exhaustive des manières dont les diverses particularités de l'invention peuvent être combinées. En conséquence, les modes de réalisation ne sont pas des combinaisons mutuellement exclusives de particularités ; au contraire, l'invention peut comprendre une combinaison de différentes particularités individuelles choisies parmi différents modes de réalisation individuels, comme le comprendra l'homme du métier. Afin d'interpréter les revendications de la présente invention, il est expressément entendu que les dispositions de la section 112, sixième paragraphe de 35 U. S. C. ne soient pas invoquées sauf si les termes spécifiques « moyen pour » ou « étape pour » sont cités dans une revendication.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Ensemble support pour wafer à utiliser dans un système de croissauce de cow.hes épitaxiales sur un ou plusieurs wafers (124) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer (82) formé symétriquement autour d'un axe central (84), et comportant une surface supérieure généralement plane (88) qui est située perpendiculairement à l'axe central (84) ; au moins une poche de rétention de wafer (392) évidée dans le corps de support pour wafer (82) depuis la surface supérieure (88), chacune de la au moins une poche de rétention de wafer (392) comportant une surface de plancher (394) et une surface de paroi 10 périphérique (396) qui entoure la surface de plancher (394) et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer (392), la poche de rétention de wafer (392) étant adaptée pour retenir un wafer (124) au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central (84) ; et la poche de rétention de wafer (392) étant en outre configurée pour loger un wafer (124) 15 ayant au moins un bord plat, où une portion de la surface de plancher (394) sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte une portion surélevée (352a, 354a; 352b, 353, 354b) qui est moins évidée que des portions de la surface de plancher situées en dessous des portions de bord arrondies du wafer. 20
  2. 2. Ensemble support pour wafer selon la revendication 1, dans lequel la portion surélevée (352a, 354a; 352b, 353, 354b) de la surface de plancher (394) comporte une portion plate (352a; 352b).
  3. 3. Ensemble support pour wafer selon la revendication 1, dans lequel la portion de la surface 25 de plancher (394) sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte une pente descendante (354a; 353, 354b) depuis la périphérie de la poche de rétention de wafer (392) vers un centre de la poche de rétention de wafer (92).
  4. 4. Ensemble support pour wafer selon la revendication 3, dans lequel la portion de pente 30 descendante (354a; 353, 354b) de la surface de plancher (395) comporte une portion concave descendante (354a; 354b).
  5. 5. Ensemble support pour wafer selon la revendication 3, dans lequel la portion de pente descendante (353, 354b) de la surface de plancher comporte une portion descendante linéaire (353).
  6. 6. Ensemble support pour wafer selon la revendication 3, dans lequel la surfaçe de paroi périphérique (396) de la poche de rétention de wafer comporte au moins une portion généralement plate (350) configurée pour coïncider avec le au moins un bord plat du wafer à retenir.
  7. 7. Ensemble support pour wafer à utiliser dans un système de croissance de couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers (124j) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer (82) formé symétriquement autour d'un axe central (84), et comportant une surface supérieure généralement plane (88) qui est située perpendiculairement à l'axe central (84) ; au moins une poche de rétention de wafer (92j) évidée dans le corps de support pour wafer depuis la surface supérieure (88), chacune de la au moins une poche de -rétention de wafer (92j) comportant une surface de plancher (94) et une surface de paroi périphérique (96) qui entoure la surface de plancher et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer, la poche de rétention de wafer (92j) étant adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central (84) ; et la poche de rétention de wafer (92j) étant en outre configurée pour loger un wafer ayant au moins un bord plat, où la poche de rétention de wafer (92j) comporte un espaceur inséré (100j) situé le long de la paroi périphérique (96), et définissant une périphérie intérieure qui coïncide avec le au moins un bord plat du wafer à retenir.
  8. 8. Ensemble support pour wafer selon la revendication 7, dans lequel l'espaceur inséré (100j) comporte une structure en forme d'anneau ayant une périphérie externe circulant qui est adaptée pour être reçue dans la poche de rétention de wafer qui est circulaire, et comporte au moins une portion intérieure plate qui coïncide avec le au moins un bord plat du wafer.
  9. 9. Ensemble support pour wafer selon la revendication 7, dans lequel l'espaceur inséré (100j) est formé d'un matériau ayant des propriétés thermiquement isolantes par rapport au corps de support pour wafer.35
  10. 10. Ensemble support pour wafer pour utilisation dans un système permettant de faire croître des couches épitaxiales sur un ou plusieurs wafers par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), l'ensemble support pour wafer comprenant : un corps de support pour wafer (82) formé symétriquement autour d'un axe central (84), et comportant une surface supérieure généralement plane (88) qui est située perpendiculairement à l'axe central (84) ; au moins une poche de rétention de wafer (92) évidée dans le corps de support pour wafer (82) depuis la surface supérieure (88), chacune de la au moins une poche de rétention de wafer (92) comportant une surface de plancher (94) et une surface de paroi 10 périphérique (96) qui entoure la surface de plancher (94) et définit une périphérie de cette poche de rétention de wafer (92), la poche de rétention de wafer (92) étant adaptée pour retenir un wafer au sein de la périphérie lorsqu'elle est soumise à une rotation autour de l'axe central (84) ; et la poche de rétention de wafer (92) étant en outre configurée pour loger un wafer ayant au 15 moins un bord plat, où la surface de paroi périphérique (96) de la poche de rétention de wafer comporte au moins une portion généralement plate (450) configurée pour coïncider avec le au moins un bord plat du wafer à retenir.
  11. 11. Ensemble support pour wafer selon la revendication 10, dans lequel la au moins une 20 portion généralement plate (450) de la surface de paroi périphérique a une courbure convexe faisant saillie dans la poche de rétention de wafer.
  12. 12. Ensemble support pour wafer selon la revendication 10, dans lequel une portion de la surface de plancher (94) sur laquelle le au moins un bord plat du wafer est retenu comporte 25 une portion surélevée qui est moins évidée que des portions de la surface de plancher situées en dessous des portions de bord arrondies du wafer.
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