JP2004507619A - Cvdコーティング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導入される反応気体を用いるプロセスチャンバ(1)を有し、それらの反応気体は熱反応を行う。本装置は加熱可能な搭載プレート(3)を具備し、その中に少なくとも1つの基板ホルダ(45)が緩く、特に回転可能に載置され、その表面は周囲と同一平面である。少なくとも1つの基板ホルダに隣接する補償プレート(48)が基板ホルダの外郭に沿っており、搭載プレート上の等温線をできるだけ平坦に保持するために搭載プレート(3)上に設けられる。
【選択図】図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスチャンバ内へ導入され熱的に反応を行う反応気体を用いてそのプロセスチャンバ内の1又は複数の、特に結晶基板等上に、特に結晶層を成長させるための装置に関し、プロセスチャンバは、加熱可能な搭載プレートを具備し、少なくとも1つの基板ホルダを緩く、特に回転可能に載置しており、その基板ホルダの表面は周囲と同一平面内にある。
【0002】
【従来の技術】
このタイプの装置は既に米国特許5,788,777、米国特許5,027,746及び独国特許19 183 523C2が知られている。基板ホルダは、グラファイト搭載プレート内の関連する切欠き内に緩く載置され、特に、高周波を用いて裏面から加熱される。従来技術では、基板ホルダはガスクッション上に置かれており、搭載プレート切欠きの底に形成した特別な気体流路により回転するように駆動される。基板ホルダが搭載プレートの切欠きの底に緩く載置されると共に基板ホルダの表面がその周囲と同一平面内に位置するという事実は、水平方向結合部の形成を誘因し、基板ホルダが開示された方法で回転駆動されたならば、この水平方向結合部が拡がる可能性がある。この水平方向結合部は、搭載プレートの裏面にある加熱部からプロセスチャンバへの熱伝導を妨げる。この結果、基板ホルダの表面温度が周囲の表面温度より低くなる。これは、搭載プレート上の気体の流れ等温線にも影響を及ぼす。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
WO96/23913は、基板ホルダ用のSiC保護プレートを提示する。従って、本発明は、搭載プレート上の等温線をできるだけ平坦に保持することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、特許請求の範囲に記載する解決手段により実現される。
【0005】
請求項1は、第1にかつ本質的に、搭載プレート上に設置されかつ基板ホルダと接続される補償プレートを提示する。基板ホルダは1又は複数の補償プレートにより囲まれる。搭載プレート上に平板状形態で配置される複数の基板ホルダを設けること、特に回転駆動もされることが好ましい。その後、環状搭載プレート上には、断片状の補償プレートが設置される。補償プレートは、TaC又は、TaCコーティング若しくはSiCコーティングされたグラファイトから構成できる。円板形状である複数の中心リングは、基板ホルダの縁部当接支持のために縁部に設けられる。これらの中心リングは、搭載プレートの切欠き内に同様に設置される。補償プレートの丸みのある縁部はこれらの中心リングへ当接する。カバーリングは、基板ホルダの段付き縁部も覆うが、中心リングの上面にも載置される。搭載プレートは、中央支持プレートを用いて下側から支持される。これは、支持プレートがその縁部の下方と係合することにより実現される。支持プレート上方には、張力プレートがあってもよく、これは同様に搭載プレートの縁部上で支持される。タイロッドが張力プレートの中心で作用することにより、搭載プレートの縁部が、あたかもその位置に固定されたようになる。プロセスチャンバの外郭は、気体放出リングにより形成され、これは複数の放射状気体出口を具備する。このリングは、カバープレートと同様に、搭載プレートに対して平行にかつ搭載プレートから離間して延び、同様に裏面から加熱されるが、硬質グラファイトから構成される。この構造により、気体放出リングが大きな熱容量を有すると同時に、良好な熱伝導を行うことにより、カバープレートから搭載プレートまでの等温線が存在することになる。
【0006】
さらに、本発明は、米国特許5,788,777から既に知られるカバープレート、並びにこれを気体導入部に固定する方法の開発に関する。反応気体であるシラン及びメタン/プロパンを用いたSiCのエピタキシャル成長においては、グラファイトからなる搭載プレートと、同様にグラファイトからなるカバープレートとが不活性コーティングされている。このコーティングは、TaCでもSiCでもよい。この方法でコーティングされたカバープレート又は搭載プレートは、損傷を受けやすい。なぜなら、反応気体にはエッチング作用があるからである。本発明に寄れば、カバープレートが、TaCから作れる交換可能な複数のライニングリングで覆われている。これらのライニングリングは、互いに下側に係合することにより一体に固定される。内側リングの縁部は、支持部の肩部上に置くことができ、支持部は気体導入部上に載置される。本発明の変形態様では、グラファイトから作られかつTaC又はSiCによりコーティングされた複数のライニングリングを設ける。各ケース内のこれらのライニングリングは、内側リング上に載置され、それらの縁部は互いに重ねられている。互いに同心的に設けられた複数のライニングリングの内側のものは、多部品構成としてもよい。特に、断片状の多部品構造が考えられる。
【0007】
本発明の実施例では、以下の図面を参照しつつ説明する。
図1は、反応容器であるプロセスチャンバを概略的に示した図である。
図2は、搭載プレートと基板ホルダの展開図である。
図3は、図1に示したものの断面図であり、搭載プレートの拡大断面である。
図4は、搭載プレートの平面図である。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施例として示した本装置は、単結晶Si基板上へのSiC層の単結晶成長のために用いられ、これらの基板は、直径4インチとすることができる。
【0009】
プロセスチャンバ1は、反応容器筐体2中に設置される。このプロセスチャンバ1は、複数の基板ホルダ45を支持する搭載プレート3を具備する。搭載プレート3の上方に、これと平行にカバープレート4が延びている。搭載プレート3は、水冷式HFコイル19を用いて下側から加熱される。カバープレート4は、HFコイル20により上方から加熱され、これも同様に水冷される。搭載プレート3は環形状であり、外径が内径の約2倍である。搭載プレート3の内壁は、環状段部3’を具備し、これは径方向に内側に突き出ている。この環状段部3’を用いて、搭載プレート3は支持プレート21の縁部上に載置される。支持プレート21は、さらに支持管24上に支持され、この支持管24を通ってタイロッド23が突き出ている。タイロッド23は、ほぼ中心で張力プレート22と係合し、張力プレート22は支持プレート21の上方に設置され、その縁部は段部3’上に載置される。搭載プレート3は、タイロッド23に加わる張力により、あたかも両あごで挟まれるように下方から保持される。
【0010】
搭載プレート3及びカバープレート4は、気体放出リング5により囲まれている。この気体放出リング5は、プロセスチャンバ側壁を形成する。気体放出リング5は複数の放射状の孔25を具備し、これを通して処理気体を放出できる。気体放出リング5は、支持プレート21、張力プレート22、搭載プレート3及びカバープレート4と同様に、硬質グラファイトから作られる。これは単一部品形態であり、プロセスチャンバ1の高さにほぼ対応する幅を具備する。この結果、気体放出リング5は比較的熱容量が大きく、そのためプロセスチャンバないの温度変動が、その縁部でさえ極めて均一となる。気体放出リング5は、段部35を形成しておりその上にカバープレート4が係合しかつ段部36の下側には搭載プレート3が係合するので、これらの領域においては気体放出リング5は、カバープレート4と搭載プレート3の間の空間へと突き出ている。
【0011】
カバープレート4は、その下面が3つのライニングリング34により覆われている。これらのライニングリングは、グラファイト又はTaCとすることができる。これらは、炉のリングのように互いに重なり合うように一体に固定されている。最も内側のリング34は、グラファイト担体33の環状肩部上に支持され、グラファイト担体33は、気体導入部6の下端にネジ止めされる。複数のライニングリング34は、互いにその縁部が重なり合う領域で接続されている。これらは、一方が他方の上に置かれる環状部分34’、34’を形成する。従って、これらの表面にはいかなる段部も存在しない。
【0012】
気体導入部6は、全体として2部品構成である。セクション49を形成するコアは、プロセスチャンバ1内へ突き出ており、円錐台形状である。このコアは、ケーシング50により囲まれている。ケーシング50は、Oリングシール12によりコア49に対して密閉されている。
【0013】
供給ライン27を通してシランが供給される。これは、環状くさび形状の開口30を通って出てくる。開口30の壁は冷却される。この開口壁の背後には、冷却水チャンバ28がある。冷却水がこれを通って流れることにより、壁の温度をシランの分解温度以下に保持する。
【0014】
ベース面52は同様に、背後からの冷却水により、反応気体が分解しない温度に保持される。ベース面52は、プロセスチャンバのほぼ中央に位置し、搭載プレート3の表面に平行に広がる。ベース面52の中央には、メタン又はプロパンの供給ライン26の開口31がある。処理気体が同様に、水素と共に関連する供給ライン26、27を通って通過する。
【0015】
装置の稼動中、約1600℃まで加熱されるカバープレート4を冷却気体導入部6から絶縁するために、カーボンフォームから作製された絶縁スリーブ32が支持部33上に載置される。
【0016】
搭載プレート3は、支持管24を用いて回転駆動される。搭載プレート3はさらに、気体の流れる通路54を具備し、これは切欠き56の底に設けられるラセン溝55中に出てくる。基板ホルダ45は、切欠き56内に載置される。基板ホルダ45は、ラセン溝55を通って流れる気体のガスクッションの上で回転する。基板ホルダ45は、中心リング46により囲まれており、中心リング46もまた切欠き56内に載置され、切欠きの縁に対して当接している。基板ホルダ45の表面の縁部には段部を具備する。カバーリング47は、中心リング46も覆うと共に、基板ホルダ45の段部にも載置される。基板ホルダ45並びに/又は中心リング46及び/若しくはカバーリング57は、補償プレート48により充填される。これらは、搭載プレート3の表面上に緩く載置される。基板ホルダ45、カバーリング47及び補償プレート48の表面は、互いに同一平面内にある。補償プレート48は好適にはTaCから作製され、交換可能である。
【0017】
搭載プレート3が下側から加熱された場合、補償プレート48と搭載プレート3の間の水平方向結合部48’の領域における温度の不連続が、基板ホルダ45と搭載プレート3の間の水平方向結合部45’における温度の不連続とほぼ同じになる。
【0018】
実施例においては、全部で5個の基板ホルダ45が設けられ、搭載プレート3の中心の周りに平板状形態で設置される。これらは、円形の外郭をもつ。補償プレート48は、これらの基板ホルダ45の間に配置され、互いに相補って環形状を形成している。環状プレート構造の内側開口の中には、張力プレート22が配置されており、円形補償プレート44により充填されている。円形補償プレート44は張力プレート22上に緩く載置される。
【0019】
開示された全ての特徴は、(本質的に)本発明に関連する。関連する優先権書類(先願の複写)の開示内容は、その全てがこの本発明の開示に含まれ、一部は本願の特許請求の範囲においてこれらの書類の特徴を組み込む目的で含まれる。
Claims (15)
- プロセスチャンバ(1)内に導入される反応気体を用い該反応気体が熱的に反応する該プロセスチャンバ(1)内で1又は複数の結晶基板上に結晶層を成長させるための装置において、
加熱可能な搭載プレート(3)を有し、該搭載プレート(3)内に少なくとも1つの基板ホルダ(45)が緩く回転可能に載置されると共に該基板ホルダ(45)の表面が周囲と同一平面内にあり、少なくとも1つの補償プレート(48)が該搭載プレート(3)上に設置されかつ該少なくとも1つの基板ホルダ(45)と隣接することにより該意基板ホルダ(45)の外郭に沿っていることを特徴とする装置。 - 前記補償プレート(48)は、TaC又は、TaCコーティング若しくはSiCコーティングされたグラファイトからなることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 中心リング(46)が前記回転可能な基板ホルダ(45)を囲むと共に、該基板ホルダ(45)と共に前記搭載プレートの切欠き内に設置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- カバーリング(47)が前記中心リング(46)の上面及び前記基板ホルダ(45)の段付き縁部と係合することを特徴とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
- 前記搭載プレート(3)が環状でありかつその縁部下側に係合する中央支持プレート(21)により下側から支持されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の装置。
- 前記支持プレート(21)の上方に設置される張力プレート(22)が前記搭載プレート(3)の縁部(3’)上に支持され、該張力プレート(22)に対してタイロッド(23)が作用することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の装置。
- 前記搭載プレート(3)の外径が、その内径の2倍であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の装置。
- 前記搭載プレート(3)が回転駆動されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の装置。
- 前記回転可能な基板ホルダ(45)が、ガスクッション上に載置され、該ガスクッションを形成する気体の流れにより回転駆動されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の装置。
- 複数の基板ホルダ(45)が前記搭載プレート(3)の中心の周りに設置され、その各々が気体の流れにより回転駆動されることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の装置。
- プロセスチャンバ(1)内に導入される反応気体を用い該反応気体が熱的に反応する該プロセスチャンバ(1)内で1又は複数の結晶基板上に結晶層を成長させるための装置において、
加熱可能な基板ホルダ(45)を有し、これと対向し離間してカバープレート(4)が設けられ、該カバープレート(4)は、その基板ホルダ(45)の方に向いた面が不活性材料からなる不活性コーティングされた1又は複数のプレート(34)で覆われていることを特徴とする装置。 - 前記プレート(34)は、互いに同心状に設置されたライニングリングとして形成されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記ライニングリング(34)がTaC又は、TaCコーティング若しくはSiCコーティングされたグラファイトからなることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 最も内側にある前記ライニングリング(34)が気体導入部(6)により支持されており、各ライニングリング(34)において外側のリング(34)はその内側縁部(34’)において、その隣接する内側のリング(34)の外側縁部(34’)上に支持されることを特徴とする請求項12又は13のいずれかに記載の装置。
- 互いに同心状に設置される前記ライニングリング(34)が多部品構成であることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の装置。
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