JP2004513857A

JP2004513857A - ウエハ上にエピタキシャル層を成長させる装置

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Publication number: JP2004513857A
Application number: JP2001512955A
Authority: JP
Inventors: ストール，リチャード，エイ．; ガラリィ，アレグザンダー; ホウ，ホン，キュー．; ベヘレル，スコット
Original assignee: エムコア・コーポレイション
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2004-05-13
Also published as: KR20020019574A; WO2001007691A1; AU6491600A; KR100565138B1; EP1226292A1

Abstract

エピタキシャル層を成長させる装置が、上方端と下方端の間を延長する開口（１５８）を有するスピンドル（１４２）を備える。回転式プラットフォーム（１３４）を、スピンドルの上方端に搭載し、このプラットフォームは、上面（１３６）と、底面（１３８）と、スピンドルの開口（１５８）と実質的に整合している中心部開口（１４０）とを含んでいる。堆積チャンバもまた、プラットフォーム（１３４）の上面（１３６）の上に位置しプラットフォーム（１３４）の中心部開口（１４０）と実質的に整合している中空スペース（１３０）を有するウエハ受容空洞（１２８）を有する実質的に多孔性であるウエハキャリヤ（１２４）を備えている。スピンドル開口（１５８）は、真空ポンプに接続され、これによって、ウエハキャリヤ（１２４）の中空スペース（１３０）内の圧力レベルが、堆積チャンバ内の圧力レベルより低く、これによって、ウエハ受容空洞（１２８）を吸引して、ウエハ（１２２）を実質的に平坦な方位に維持するようにするのが望ましい。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、半導体コンポーネントの作成に関し、より詳しくは、ウエハなどの基板上にエピタキシャル層を成長させるデバイスに関する。
【０００２】
（背景技術）
半導体ウエハは、しばしば、化学的気相成長法（ＣＶＤ）反応器の反応チャンバ内にウエハ基板を置き、次に、そのウエハ上に１つ以上のエピタキシャル層を成長させることによって製造される。このプロセス中、ウエハを、ＣＶＤ反応器の内側に置き、気相の反応体化学製品を、その分量と速度を制御して、ウエハ上に導入し、これによって、ウエハ上にエピタキシャル層を成長させる。
【０００３】
ＣＶＤ反応器の設計は様々であって、ウエハが流入する反応体ガスに対してある角度を付けて搭載する水平反応器、反応体ガスがウエハを横切って通過する際に惑星回転をする水平反応器、バレル反応器、反応体ガスがウエハ上に上方から注入されるにつれて反応チャンバ内でウエハが比較的高速で回転する垂直反応器、などがある。
【０００４】
一般に前駆体と呼ばれる反応体化学製品は、一般的には、バブラーとして知られているデバイス中に反応体化学製品を置き、次に、バブラー中にキャリヤガスを通過させることによって反応チャンバ中に導入される。このキャリヤガスは、反応体化学製品の分子をピックアップして、反応体ガスとなり、次に、これが、質量流コントローラを用いてＣＶＤ反応器の反応チャンバ中に供給される。
【０００５】
反応体ガスを反応チャンバに導入する際の条件は、ウエハ上に成長するエピタキシャル層の特徴に大きい影響を与える。ウエハ上に成長するエピタキシャル層の性質を最適化するために修正されることがあるこれらの条件には、一般的に、材料の粘度、密度、蒸気圧、反応体ガスの流路、化学的活動度、温度などがある。例えば、反応体ガスの流路は、反応チャンバ中に反応体ガスを導入する際に使用される流れフランジの設計を変えることによって変更してもよい。多くの事例では、ある特定のタイプの層を成長させるための最適な流路を決定するために、基板上に成長するエピタキシャル層が研究されている。
【０００６】
エピタキシャル層をウエハ上に堆積する場合、ウエハは一般的には、反応チャンバ内のウエハキャリヤ上に置き、このウエハキャリヤを回転式サセプタ上に順番に置く。これらの反応器中で、ウエハキャリヤとサセプタをその上にウエハを搭載したまま高速回転させることによって、一様なエピタキシャル層が成長する。堆積された層の厚さ、組成及び品質によって、結果として得られる半導体デバイスの特徴が決まる。したがって、この堆積プロセスは、一様な組成と厚さを持つ膜を各ウエハの上面上に堆積することが可能であることを必要とする。一様性に対する要件は、用いられるウエハが大型化し、複数のウエハ上にコーティングを堆積する装置が使用されるにつれて、ますます厳しいものとなっている。
【０００７】
従来のウエハキャリヤを用いる堆積プロセスでは、ウエハの表面温度は、通常は、ウエハキャリヤの表面温度より低いが、それは、ウエハとウエハキャリヤ間の界面に生じる熱抵抗と、ウエハキャリヤとウエハの材料の放射率が異なっているからである。不運なことに、この温度差によって、結果として得られる半導体ウエハの品質が劣化する。例えば、ウエハキャリヤの表面温度が高いと、ウエハの表面、特にその外側周辺に沿って温度が非一様となり、そのため、ウエハの周辺部分に沿って堆積された層が、通常は、品質が劣化し、そのため、廃棄しなければならないことになる。
【０００８】
図１Ａに示す一般的な先行技術によるデバイスでは、ウエハ１０は、ウエハキャリヤ１２の頂部に搭載される。次に、このウエハキャリヤ１２が、回転式支持スピンドル１６の頂部に取り付けられたサセプタ１４に搭載される。ウエハ１０、ウエハキャリヤ１２及びサセプタ１４の上方端は、一般に、密閉された反応体チャンバ内に置かれる。加熱アセンブリ１８は、サセプタ１４の下方に配置されて、サセプタを加熱するようになっていて、その上にウエハキャリヤ１２とウエハ１０が搭載される。スピンドル１６は、ウエハ１０上を流れる反応体ガスの一様性を向上させるように回転するのが望ましい。スピンドル１６が回転することによって、概して、ウエハ１０上を流れる反応体ガスの一様性と更にウエハ１０全体にわたる温度の一様性が向上する。
【０００９】
ウエハキャリヤ１２は、その上方表面２２に円形ポケット２０を含んでおり、これによって、ウエハキャリヤ１２が堆積プロセス中に回転しながらウエハ１０をしかるべき位置に保持する。一般的には、円形ポケット２０は、ウエハ１０の直径より約０．０２０インチ大きい直径と、ウエハの厚さより約０．００２インチ深い深さを有している。これらのウエハキャリヤ１２もまた、一般的には、環状フランジ２４を有し、これによって、ウエハキャリヤ１２を持ち上げて反応チャンバ内外に移送する。ウエハキャリヤ１２は、自身の底部表面に、環状壁２６を有することがあるが、これによって、ウエハキャリアが堆積プロセス中に回転しながら、ウエハキャリヤ１２をサセプタ１４上に位置付けして保持する。
【００１０】
図１Ｂを参照すると、堆積プロセス中に、ウエハ１０は、加熱アセンブリ１８によって加熱される。その結果、早期に堆積されたエピタキシャル層は、後に堆積されたエピタキシャル層より概して高温である。このため、図１Ｂに示すように、しばしば、各ウエハ１０の周辺エッジ２８が反り上がってウエハキャリヤ１２から離れてしまう。その結果、ウエハ１０の周辺エッジ２８は、もはやウエハキャリヤ１２とは接触せず、したがって、ウエハの内部部分と同じレベルには加熱されない。本発明はどのような特定の動作理論に制限されることはないが、この反り返りは、早期に堆積されたエピタキシャル層が後に堆積されたエピタキシャル層より高温にあるためであると信じられている。そのうえ、ウエハが不均一に加熱されるが、それは、ウエハの反り返った外部部分が加熱アセンブリから更に離れている間に、ウエハの内部部分が、加熱されるからである。その結果エピタキシャル層は、ウエハ全体にわたって非一様となり、ウエハ１０の反り返り部分を廃棄しなければならなくなる。その理由は、とりわけ、ウエハの反り返り部分から取った半導体デバイスは、ウエアの内部領域から取った半導体デバイスとは動作特性が異なってしまうからである。
【００１１】
したがって、各ウエハの表面全体にわたってより一様なエピタキシャル層を堆積させ得る装置に対する必要性がある。より特定的には、エピタキシャル層形成プロセス間にウエハを実質的に平坦に維持し、これによって、ウエハのエッジが反り返るのを防止するウエハキャリヤに対する必要性が存在する。
【００１２】
（発明の開示）
半導体デバイス作成用のウエハなどの基板上にエピタキシャル層を成長させる装置は、その上方端が反応チャンバの内に配置され、下方端が反応チャンバの外に配置され、上方端と下方端の間を延長する開口を有する回転式スピンドルを含んでいる。この装置は、スピンドルの上方端に取り付けられた回転式プラットフォームを含んでいる。ある実施形態では、この回転式プラットフォームは、非多孔性材料から成っているサセプタであるのが好ましい。スピンドルの上方端は、回転式のプラットフォームとスピンドル間の取り付け係合力を高めるための外向きに延長するフランジ部分を含んでいるのが好ましい。プラットフォームは、上面と、スピンドルの上方端と接触している底面と、プラットフォームの上面と底面間を延長している中心部開口とを含んでいる。回転式プラットフォームをスピンドルの頂部に取り付ける際、回転式プラットフォームの中心部開口は、スピンドルの上方端と下方端の間を延長する開口と実質的に整合しているのが好ましい。ある好ましい実施形態では、この装置は、回転式スピンドルに接続されたモータを含んでいるが、これによって、スピンドルとそれに取り付けられているプラットフォームを選択的に回転させる。１つ以上の回転式真空フィードスルーを、スピンドル及び／又は反応チャンバと密封係合させて、スピンドルと反応チャンバ間及びスピンドルの周りを真空密封するようにしてもよい。
【００１３】
本装置はまた、プラットフォームの上面の上に置かれた実質的に多孔性のウエハキャリヤを含むのが望ましい。この実質的に多孔性のウエハキャリヤは、その上面が、１つ以上のウエハをその内部に受容するための１つ以上の空洞を有しているのが好ましい。各空洞は、その外径又は周囲長がその内部に置かれるウエハの内の１つの外径又は周囲長以上であるのが好ましい。ある好ましい実施形態では、ウエハキャリヤの上面に形成された各空洞の直径は、その内部に置かれたウエハ個々のウエハの直径の約１．０〜１．２５倍である。ウエハキャリヤはまた、その底部表面が、プラットフォームの上面と接触していてもよい。ウエハキャリヤの底部表面の内部には、中空のスペースが形成されているのが望ましい。ウエハキャリヤをプラットフォームの頂部に置く際に、そのウエハキャリヤの中空スペースは、プラットフォームの中心開口と実質的に整合するのが好ましい。その結果、ウエハキャリヤの中空スペースは、プラットフォームの中心開口と、回転式スピンドル中を延長する長尺開口とに対して実質的に整合することになる。
【００１４】
上記の実質的に多孔性のウエハキャリヤは、黒鉛、ＳｉＣ及びモリブデンから成るグループから選択された材料で作るのが好ましく、また、約７〜１４％の多孔性を有するのが好ましい。ウエハキャリヤはまた、中空スペースと連通している１つ以上のチャネルを含んでもよい。この１つ以上のチャネルは、中空スペースから外側に延長しているのが好ましく、ウエハキャリヤの上面に形成されている１つ以上の空洞の下を通過してもよい。ある好ましい実施形態では、これらのチャネルは、ウエハキャリヤの底部表面に沿って、ウエハキャリヤの空洞の下方を延長する。ウエハキャリヤはまた、密封リングなどの密封装置を、その外部周囲に隣接して含むが、これによって、ウエハの中空スペースを堆積チャンバ内にある反応体ガスから隔離する。この密封装置は、ウエハキャリヤをプラットフォームの頂部に置く際に、プラットフォームの外部周囲を越えて延長するウエハキャリヤの外部フランジ部分を含んでもよい。ある実施形態では、空洞の周囲を囲むウエハキャリヤの上面は、非多孔性のコーティング又は層でカバーされてもよい。以下で詳細に説明するが、ウエハがウエハキャリヤの空洞中に置かれて、実質的に多孔性であるウエハキャリヤを減圧すると、非多孔性層によって、空洞の真空吸引力が高まり、それによって、ウエハを実質的に平坦に維持するウエハキャリヤの性能が向上する。
【００１５】
堆積チャンバはまた、スピンドル開口と連通しているポンプを含んでもよく、これによって、スピンドル内を延長している長尺の開口内を真空にしたり真空吸引したりする。スピンドル開口内に低圧領域が発生すると、等しい力を持つ真空又は低圧領域が、回転式プラットフォームの中心開口とウエハキャリヤの中空スペース双方の内部で発生する。この真空は、中空スペースから、ウエハキャリヤ中を延長する１つ以上のチャネルに及ぶ。ウエハキャリヤの空洞内にウエハを置いて１つ以上の反応体ガスを反応チャンバに導入すると、中空スペース内の真空又は真空吸引は、反応チャンバ内の圧力レベルより低くなる。その結果、空洞内で、ウエハとウエハキャリヤ間が吸引される。このような吸引によって、先行技術による堆積チャンバ（例えば、図１Ａに示す先行技術による実施形態）で発生するような、エピタキシャル層が堆積されるにつれて、ウエハの周辺エッジが、反り返ったり、ウエハキャリヤから引き離されたりするのを防止する。その結果、ウエハの表面全体にわたって一様なエピタキシャル層が形成され、これによって、ウエハの周辺部分から信頼性のある半導体デバイスが得られる。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、ＣＶＤ反応器の反応チャンバ中にウエハを支持する装置は、その上方端が反応チャンバの内部に配置され、下方端が反応チャンバの外部に配置された回転式スピンドルを含み、このスピンドルは、この上方端と下方端間を延長する開口を含んでいる。この装置はまた、スピンドルの上方端の頂部に取り付けられた回転式プラットフォームを含み、このプラットフォームの上面と底面は、スピンドルの上方端と、プラットフォームの上面と底面間を延長する中心開口とに接触しており、この中心開口は、実質的にスピンドル開口と整合している。この装置はまた、プラットフォームの上面の上に置かれた実質的に多孔性のウエハキャリヤを含んでもよい。ウエハキャリヤは、その底面に、プラットフォームの中心開口と実質的に整合しており、また、スピンドル開口と流体連通している中空スペースを含むのが好ましい。スピンドル開口は、低圧供給源に接続されており、これによって、ウエハキャリヤの中空スペース内の圧力レベルが、ウエハキャリヤ上に置かれたウエハの上方の圧力レベルより低くなるようになっている。その結果、ウエハキャリヤの頂部に置かれたウエハはすべて、ウエアキャリヤに向かって吸引され、これで、先行技術によるデバイスのように、ウエハのエッジが反り上がることがない。
【００１７】
本発明の更に別の好ましい実施形態では、ウエアの最上部にエピタキシャル層を成長させる方法は、回転式で実質的に多孔性のウエハキャリアを内部に有する反応チャンバを提供し、第１の圧力レベルを反応チャンバ内で維持し、ウエハを実質的に多孔性のウエハキャリヤの頂部に置き、このステップの後で、実質的多孔性ウエハキャリヤを真空吸引して、ウエハとウエハキャリヤ間の界面が、反応チャンバ内の第１の圧力レベル未満の第２の圧力レベルを有するようにすることを含む。
【００１８】
他の実施形態では、実質的多孔性ウエハキャリヤは、上面と、底面と、ウエハ受容用の上面に形成された複数のウエハ受容空洞とを有している。この実施形態では、ウエハ受容空洞を囲んでいるウエハキャリヤの頂部表面は、非多孔性層でカバーされている。本発明は、どのような特定の動作理論によっても制限されないとはいえ、非多孔性層によって、空洞内を真空吸引する真空力が高くなると信じられている。更に他の実施形態では、実質的多孔性ウエハキャリヤの頂部表面は、空洞を有さないが、ウエハキャリヤの頂部に形成されている非多孔性層によって画定されるウエハ受容領域を有している。このウエハ受容領域は、非多孔性層によってカバーされず、これによって、エピタキシャル層を成長させる際に、ウエハ受容領域の吸引が、ウエハキャリヤの頂部にウエハを保持する。
【００１９】
本発明の上記及び他の好ましい実施形態を、以下に詳述する。
【００２０】
（発明を実施するための最良の形態）
図２に、本発明のある好ましい実施形態による、ウエハ上にエピタキシャル層を成長させる装置を示す。この装置は、側壁１０２と、反応体ガスなどの反応体化学製品を堆積チャンバ１００の内部領域１０８に導入するための１つ以上の開口１０６を含む頂部フランジ１０４とを備える堆積チャンバ１００を含んでいる。堆積チャンバ１００はまた、底部密封フランジ１１０を含んでいる。堆積チャンバ１００は、ステンレス鋼製で、その頂部フランジ１０４と底部フランジ１１０が、側壁１０２と密封状に係合しているのが好ましい。頂部フランジ１０４の開口１０６から導入された反応体ガスは、１つ以上のシャワーヘッド１１４によって概して一様に分布される。反応体ガスは、以下に詳述するように、堆積チャンバ１００内で相互作用して、ウエハ上にエピタキシャル層を形成するのが好ましい。反応体ガスが互いに相互作用してウエハの頂部に堆積した後で、廃材料が、底部密封フランジ１１０中を延長している排気口１１６から除去される。ある好ましい実施形態では、廃反応体ガスは、ポンプ１１８を用い排気開口１１６から除去される。堆積チャンバ１００の内部領域１０８内の圧力レベルは、スロットルバルブ１２０で調整される。
【００２１】
ウエハ上にエピタキシャル層を成長させるためには、このようなウエハ１２２は、堆積チャンバ１００内のしかもウエハキャリヤ１２４の頂部に置くのが好ましい。ウエハキャリヤ１２４は、上面１２６と、底面１２８と、１つ以上のウエハ１２２を内部に受容するようになっている１つ以上のウエハ受容空洞１２８と、を有している。ウエハ受容空洞１２８は各々が、内部に蓄積されるウエハ１２２の外径以上の直径を有するのが好ましい。ウエハキャリヤ１２４はまた、ウエハキャリアの底面１２８に形成された中空スペース１３０を含むのが好ましい。中空スペース１３０は、ウエハキャリヤ１２４の中心部に位置付けされてもよい。ウエハキャリヤ１２４は、一般的にウエハキャリヤに用いられる黒鉛、ＳｉＣ、モリブデン又は他の良く周知の材料などの実質的に多孔性の材料で作成されるのが好ましい。ある好ましい実施形態では、ウエハキャリヤ１２４の多孔性は、約７〜１４％である。
【００２２】
ウエハキャリヤ１２４はまた、ウエハキャリヤ１２４の外部周囲を画定する外部フランジ１３２を含んでいる。ウエハキャリヤ１２４は、回転式のプラットフォーム又はサセプタの頂部に位置付けされるようになっている。サセプタ１３４は、上面１３６と、そこから遠隔にある底面１３８とを有している。サセプタ１３４はまた、上面１３６と底面１３８間を延長する中心開口１４０を含んでいる。
【００２３】
サセプタ１３４は、上方端１４４が堆積チャンバ１００内に配置され下方端１４６が堆積チャンバの外側に配置されている回転式スピンドル１４２に接続されている。スピンドル１４２の最上方端は、サセプタ１３４の底面１３８に搭載されたフランジ付き部分１４８を含むのが好ましい。スピンドル１４２は、プーリー１５２及び１５４並びにベルト１５６を介してモータ１５０によって回転されてもよい。スピンドル１４２は、サセプタ１３４内で延長している中心部開口１４０と整合された、その内部を延長する長尺の開口１５８を有するのが好ましい。ウエハキャリヤ１２４をサセプタ１３４の頂部に装備する場合、その底面１２８にある中空スペース１３０は、スピンドル開口１５８及びサセプタ開口１４０と実質的に整合しているのが好ましい。外部フランジ１３２は、ウエハキャリヤ１２４とサセプタ１３４が回転するにつれて、サセプタ１３４の頂部にウエハキャリヤ１２４を保持する。
【００２４】
スピンドル１４２の最下方端は、ポンプ１１８に接続されて、スピンドル開口１５８を介して真空吸引するようにするのが好ましい。差圧コントローラ１６２は、堆積チャンバ１００の内部領域１０８の圧力及びスピンドル開口１５８とサセプタ開口１４０並びに中空スペース１３０の内の圧力レベルを調整し、これによって、中空スペース１３０内の圧力レベルが常に、堆積チャンバ１００の内部領域１０８内の圧力レベル未満となるようにする。ある好ましい実施形態では、堆積チャンバ１００とスピンドル１４２間、またはスピンドル１４２の周囲は、１つ以上の真空回転フィードスルー１６０、１６４を用いるなどして、真空密封されている。良く周知の真空回転フィードスルーは、フェロフルイディック社（ＦｅｒｒｏｆｌｕｉｄｉｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、アドバンスト・フルイド・システム社（ＡｄｖａｎｃｅｄＦｌｕｉｄＳｙｓｔｅｍｓ）、及びリガク社（Ｒｉｇａｋｕ）で製造されている。
【００２５】
上述したように、ウエハキャリヤ１２４は、ウエハキャリヤ１２４の底面１２８に形成された中空スペース１３０を含むのが好ましい。ポンプ１１８が起動されると、スピンドル開口１５８、サセプタ開口１４０及び中空スペース１３０内が真空となる。ウエハキャリヤは、中空スペース１３０と連通している１つ以上のチャネル１３５を含んでおり、これによって、中空スペース１３０内の低圧又は真空が、実質的に多孔性であるウエハキャリヤの全領域にわたって行き渡るようになっている。その結果、ウエハ１２２とウエハキャリヤとの界面（すなわち、空洞１２８内）における圧力レベルは、反応チャンバ１００の内部領域１０８内の圧力レベル未満となる。本明細書では、用語「ウエハ１２２とウエハキャリヤとの界面」は、キャリヤ上に置かれたウエハと直接に接触しているウエハキャリヤの領域を意味する。界面における低圧により、ウエハ１２２は空洞１２８に吸引され、これによって、図１Ｂに示す先行技術によるデバイスのように、ウエハ１２２の周辺エッジが反り上がるのを防止する。本発明は、どのような動作理論にも制限されないとはいえ、ウエハ１２２を、その上に反応体ガスが堆積している間に実質的に平坦に維持することによって、ウエハ全体の領域にわたって一様なエピタキシャル層を有する半導体ウエハが形成されるものと信じられている。その結果、ウエハのエッジに形成された半導体デバイスも使用可能となり、先行技術によるプロセスの場合のように廃棄されることはない。
【００２６】
ある好ましい実施形態では、ウエハキャリヤ１２４は、ウエハキャリヤ１２４をサセプタ１３４の頂部で整合し、また、サセプタが回転している間にウエハキャリヤ１２４がサセプタ１３４から落ちないように防止するフランジ領域１３２を有している。このフランジ領域はまた、ウエハキャリヤ１２４とサセプタ１３４間を密封してもよく、堆積チャンバ１００の内部領域１０８内の比較的高い圧力のガスをウエハキャリヤ１２４の中空スペース１３０とチャネル１３５中の比較的低い圧力のガスから隔離している。
【００２７】
図３Ａに、本発明のある好ましい実施形態による、図２のウエハキャリヤ１２４の平面図を示す。ウエハキャリヤ１２４は、複数のウエハ受容空洞１２８を形成した上面１２６を含んでいる。ウエハキャリヤ１２４は、自身の外部周囲の周りを延長する周辺フランジ１３２を含んでいる。上述したように、周辺フランジ１３２は、サセプタ１３４の頂部にウエハキャリヤ１２４を位置付けするための整合ガイドとなるのが好ましい。周辺フランジ１３２はまた、堆積チャンバ１００の内部領域１０８内の比較的高い圧力のガスをウエハキャリヤ１２４の中空スペース１３０内の比較的低い圧力のガスから効果的に隔離する密封機能を与えてもよい。
【００２８】
図３Ｂに、中空スペース１３０と、中空スペース１３５から外向きにそしてウエハキャリヤ１２４の空洞支持領域１６８の周りに延長するチャネル１３５とを含むウエハキャリヤ１２４の底面図を示す。チャネル１３５は、ポンプ１１８が発生した真空状態を、より一様なパターンで、実質的多孔性ウエハキャリヤ１２４の全体にわたって分布させるのが好ましい。ある好ましい実施形態では、空洞支持領域１６８は、ウエハ受容空洞１２８と実質的に整合している。空洞支持領域１６８の直径は、ウエハ受容空洞１２８の直径の約１〜１．５倍であってもよい。本発明は、どのような特定の動作理論にも制限されないとはいえ、空洞支持領域１６８は、ウエハキャリヤ１２４の構造的安定性を向上させ、これによって、ウエハキャリヤ１２４が、ウエハキャリア１２４内でそれが真空吸引される際に反ったり、屈曲したり、絞られたりするのを防止すると信じられている。
【００２９】
図４に、エピタキシャル層形成プロセス中にサセプタ１３４の頂部に置かれたウエハキャリヤ１２４の拡大図を示す。１つ以上のウエハ１２２を空洞１２８内に置いたら、反応体ガス１７０をウエハ１２２の表面に置く。初期状態では、スピンドル１４２は、モータ１５０（図示せず）によって回転され、これによって、スピンドル１４２の上方端１４４に搭載されているサセプタ１３４とウエハキャリヤ１２４とが回転する。反応体ガス１７０は次に、堆積チャンバ１００の内部領域１０８に導入される。ポンプ１１８（図２）が、スピンドル開口１５８を介して真空吸引１７２する。スピンドル開口１５８とサセプタ開口１４０を介して真空吸引するにつれて、ウエハキャリヤ１２４の中空スペース１３０も類似の大きさとなる。ウエハキャリヤ１２４が実質的に多孔性であるため、真空吸引１７５が、空洞１２８とウエハ１２２の間の界面１７４に発生する。真空１７５が、ウエハ１２２のエッジ１７６を空洞１２８中に引き入れ、これによって、ウエハ１２２の周辺エッジ１７６が、エピタキシャル層の形成中に反り返らないようにする。その結果、一様な層及び／又は一貫した特性をその表面全体にわたって有する半導体ウエハを形成することができる。
【００３０】
図５に、本発明の他の好ましい実施形態による、ウエハ２２２を受容するためのウエハキャリヤ２２４を示す。ウエハキャリヤ２２４は、上面２２６と、それから遠隔にある底面２２８とを有している。ウエハキャリヤ２２４には、１つ以上のウエハ受容空洞２２９が形成されている。各空洞２２９のサイズと形状は、ウエハ２２２を受容するようになっており、これによって、エピタキシャル層がウエハ上で成長し得るようになっている。各空洞２２９は、ウエハ２２２の下側に対面する界面２７４を画定している。空洞２２９を囲んでいるウエハキャリヤ２２４の上面２２６は、非多孔性層２８０でカバーされている。中空スペース２３０が真空吸引されるにつれて、非多孔性層２８０によって、ウエハ／キャリヤ界面２７４に真空力が集中し、これによって、エピタキシャル層が成長するにつれて、ウエハ２２２を実質的に平坦な位置に維持するアセンブリの機能を高めるようになっている。更に別の実施形態では、ウエハキャリヤの上面は、実質的に平坦であり、また、そのウエハ受容領域は、上面の上に形成され、ウエハ受容領域を囲む非多孔性コーティングによって画定されている。多孔性ウエハキャリヤでは、このような真空力は、キャリヤのウエハ受容領域（すなわち、非多孔性コーティングによってカバーされていないウエハの上面の領域）に集中する。
【００３１】
上記の特徴の上記及び他の変更例及び組み合わせ例は用いることが可能であるが、好ましい実施形態の上記の説明は、クレームを制限するのではなく図示目的であると理解すべきである。
【００３２】
（産業上の利用可能性）
本発明は、半導体産業に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
ウエハキャリヤの頂部に搭載されたウエハと、サセプタと、サセプタ支持用の回転式スピンドルと、サセプタ加熱用の加熱デバイスと、を含む先行技術によるウエハキャリヤの断面図である。
【図１Ｂ】
エピタキシャル層がウエハの頂部に成長している、図１Ａの先行技術によるウエハキャリヤの図である。
【図２】
本発明によるある好ましい実施形態による、ウエハキャリヤと、回転式プラットフォームと、回転式スピンドルと、を含む堆積チャンバの断面図である。
【図３Ａ】
図２を線ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡで切り取った図２のウエハキャリヤの平面図である。
【図３Ｂ】
図３Ａのウエハキャリヤの底面図である。
【図４】
図２の堆積チャンバの部分断面図である。
【図５】
本発明のある好ましい実施形態による、ウエハ受容空洞と、ウエハ受容空洞を囲む実質的非多孔性上面を有するウエハキャリヤの断面図である。

Claims

反応チャンバの内部に配置された上方端と、前記反応チャンバの外側に配置された下方端と、前記上方端と前記下方端の間を延長する開口と、を有する回転式スピンドルと、
前記スピンドルの前記上方端に搭載された回転式プラットフォームであり、前記プラットフォームが、上面と、前記スピンドルの前記上方端と接触している底面と、前記プラットフォームの上面と底面間を延長する中心部開口と、を含み、前記中心部開口が、前記スピンドル開口と実質的に整合している、回転式プラットフォームと、
前記プラットフォームの上面上に配置され、前記プラットフォームの上面と接触している底面を有する実質的に多孔性のウエハキャリヤであり、ウエハキャリヤの底面が、前記プラットフォームの中心部開口と実質的に整合している中空スペースを有する、実質的に多孔性のウエハキャリヤと、
を備え、前記スピンドルの下方端が、低圧の供給源に接続されていて、これによって、前記ウエハキャリヤの前記中空スペース内の圧力レベルが、前記反応チャンバ内の圧力レベルより低いようになっている、ウエハ上にエピタキシャル層を成長させる装置。
前記実質的多孔性ウエハキャリヤが、黒鉛、ＳｉＣ及びモリブデンから成る群から選択された材料で作成されている、請求項１に記載の装置。
前記実質的多孔性ウエハキャリヤの多孔性が、約７〜１４％である、請求項１に記載の装置。
前記回転式プラットフォームが、非多孔性材料から成るサセプタである、請求項１に記載の装置。
前記回転式スピンドルに接続されていて、前記スピンドルと前記プラットフォームを選択的に回転させるモータを更に備える、請求項１に記載の装置。
前記スピンドルと密封状に係合していて、前記スピンドルと前記チャンバ間を真空密封する真空回転フィードスルーを更に備える、請求項１に記載の装置。
前記スピンドル中を延長する前記開口と、前記回転式プラットフォームの中心部開口と、前記ウエハキャリヤの底面の中空スペースとが、実質的に互いに整合している、請求項１に記載の装置。
前記スピンドルの下方端が、真空ポンプに接続されていて、これによって、前記ウエハキャリヤの中空スペース内の圧力レベルが、前記反応チャンバ内の圧力レベルより低くなるようにする、請求項７に記載の装置。
前記ウエハキャリヤが、１つ以上のウエハを受容するための１つ以上の空洞を含む上面を有する、請求項１に記載の装置。
１つ以上のウエハ受容空洞を囲む前記ウエハキャリヤの上面が、非多孔性層によってカバーされている請求項９に記載の装置。
前記空洞の各々が、前記ウエハの内の１つのウエハの直径以上の直径を有する、請求項９に記載の装置。
前記空洞の各々が、前記ウエハ各々の直径の約１．０〜１．２５倍の直径を有する、請求１１に記載の装置。
前記ウエハキャリヤが、前記中空スペースと連通していて前記中空スペースから外向きに延長している１つ以上のチャネルを含む、請求項１に記載の装置。
前記ウエハキャリヤが、前記中空スペースと連通していて前記中空スペースから外向きに前記ウエハキャリヤの外部周囲に向かって延長している１つ以上のチャネルを含む、請求項１に記載の装置。
前記チャネルの内の少なくとも１つが、前記ウエハキャリヤの空洞の内の少なくとも１つの下方を通過する、請求項１４に記載の装置。
前記ウエハキャリヤが、密封装置を含む外部周囲を有し、これによって、前記ウエハキャリヤの中空スペース内の比較的低い圧力を、前記堆積チャンバ内の比較的高い圧力から隔離する、請求項１に記載の装置。
前記密封装置が、前記プラットフォームの外部周囲を越えて延長する前記ウエハキャリヤの外部フランジ部分を含む、請求項１３に記載の装置。
前記堆積反応チャンバの内側に配置された上方端と、前記堆積チャンバの外側に配置された下方端とを有する回転式スピンドルであり、前記スピンドルが上方端と下方端間を延長する開口を含む、スピンドルと、
前記スピンドルの上方端に搭載された回転式プラットフォームであり、前記プラットフォームが、上面と、前記スピンドルの上方端と接触している底面と、前記プラットフォームの上面と底面間を延長する中心部開口とを含み、前記中心部開口が、前記スピンドル開口と実質的に整合している、回転式プラットフォームと、
前記プラットフォームの上面上に位置する実質的に多孔性のウエハキャリヤであり、前記ウエハキャリヤの底面が、前記プラットフォームの中心部開口と実質的に整合していて前記スピンドル開口と流体連通している中空スペースを有する、実質的に多孔性のウエハキャリヤと、
を備え、前記スピンドルの開口が、低圧の供給源に接続されていて、これによって、前記ウエハキャリヤの前記中空スペース内の圧力レベルが、前記ウエハキャリヤの周りの圧力レベルより低いようになっている、堆積チャンバ中にウエハを支持する装置。
前記ウエハキャリヤが、前記ウエハの内の１つ以上を受容する１つ以上の空洞を含む上面を有する、請求項１８に記載の装置。
前記ウエハキャリヤの上面にある前記空洞が、前記ウエハの直径以上の直径を有する、請求項１９に記載の装置。
前記ウエハキャリヤが、前記中空スペースと流体連通していて前記中空スペースから外向きに延長する１つ以上のチャネルを含む、請求項１９に記載の装置。
前記チャネルの内の少なくとも１つが、前記ウエハキャリヤの前記空洞の内の少なくとも１つの下方を通過する、請求項２１に記載の装置。
回転式で実質的に多孔性であるウエハキャリヤを内部に有する堆積チャンバを提供するステップと、
前記堆積チャンバ内に第１の圧力レベルを維持するステップと、
ウエハを前記実質的多孔性ウエハキャリヤの頂部に位置付けするステップと、
前記位置付けステップの後で、前記実質的多孔性ウエハキャリヤを真空吸引し、これによって、前記ウエハと前記ウエハキャリヤ間の界面が、前記堆積チャンバ内の前記第１の圧力レベル未満である第２の圧力レベルを有するようにするステップと、
を含み、前記ウエハが、実質的に平坦な方位に維持される、ウエハの頂部にエピタキシャル層を成長させる方法。
前記実質的多孔性ウエハキャリヤを回転させることを更に含む、請求項２３に記載の方法。
真空吸引ステップの間に１つ以上の反応体を堆積チャンバに導入することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
前記ウエハを加熱することを更に含む、請求項２３に記載の方法。
前記実質的多孔性ウエハキャリヤが、黒鉛、ＳｉＣ及びモリブデンから成る群から選択された材料で作成されている、請求項２３に記載の方法。