JP2005522876A - ガス駆動衛星回転装置及び炭化ケイ素層を形成する方法 - Google Patents

Abstract

駆動ガス流とともに使用されるガス駆動回転装置は、上面を有するベース部材と、ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備えている。このガス駆動回転装置は、メインプラッタが駆動ガス流によってベース部材に対して回転させられるように、ベース部材の上面とメインプラッタとの間に駆動ガス流を送るようになっている。駆動ガス流の少なくとも一部は、衛星プラッタが駆動ガス流の少なくとも一部によってメインプラッタに対して回転させられるように、ベース部材の上面とメインプラッタとの間からメインプラッタと衛星プラッタとの間まで送られる。

Description

本発明は、基板を回転させる方法及び装置に関し、より詳細には、基板にガス駆動回転を施すような基板回転方法及びガス駆動回転装置に関する。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、電子デバイスに有効な半導体材料としてますます認識されている。ＳｉＣは、デバイスが高温、高電力、及び／又は高周波数で動作する必要のある用途に対してＳｉＣ自体を特に魅力的なものにするいくつかの特性を有している。ＳｉＣは、非常に効率的に熱を伝導し、高い電界に耐えることができる。

ホットウォール（ｈｏｔ−ｗａｌｌ）化学蒸着（ＣＶＤ）リアクタによって、コールドウォールシステムよりも形状及び不純物の添加の点で優れているＳｉＣのエピタキシャル層を形成できることが実証されている。例えば、内容が参照により本明細書に組み込まれる、Ｋｏｒｄｉｎａらの特許文献１を参照されたい。ホットウォールＣＶＤシステムに基板回転を付加すると、システムのサイクル当たり容量と得られるエピタキシャル層の一様性との両方が改善されることがさらに実証されている。Ｆｒｉｊｌｉｎｋの特許文献２は、基準面に平行に回転する平坦なサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）を備える装置を開示している。この特許文献２に開示された装置を気相エピタキシシステムに使用することができる。

米国特許第５６９５５６７号明細書 米国特許第４８６０６８７号明細書 米国特許第１０／０１７４９２号明細書 米国特許第０９／７５６５４８号明細書

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基板のような物品を回転させる方法及び物品にガス駆動回転を施すそのようなガス駆動回転装置を提供することにある。

本発明の装置の実施態様によれば、駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置は、上面を有するベース部材と、ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備えている。このガス駆動回転装置は、メインプラッタが駆動ガス流によってベース部材に対して回転させられるように、ベース部材の上面をメインプラッタとの間に駆動ガス流を送るようになっている。駆動ガス流の少なくとも一部は、衛星プラッタが駆動ガス流の少なくとも一部によってメインプラッタに対して回転させられるように、ベース部材の上面とメインプラッタとの間からメインプラッタと衛星プラッタとの間まで送られる。

本発明の他の実施態様によれば、駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置は、上面を有するベース部材と、上面を有しベース部材の上面を覆うメインプラッタとを備えている。メインプラッタの上面に、概ね半径方向に延びておりほぼ真っ直ぐな少なくとも１つの衛星駆動流路が形成されている。衛星プラッタは、メインプラッタ及び少なくとも１つの衛星駆動流路を覆っている。ガス駆動回転装置は、駆動ガス流の少なくとも一部を衛星駆動流路を通じて送り、衛星プラッタをメインプラッタに対して回転軸の周りを回転させるようになっている。

本発明のさらに他の実施態様によれば、駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置は、上面を有するベース部材と、ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備えている。このガス駆動回転装置は、メインプラッタをベース部材に対して第１の方向に回転させるようになっている。衛星プラッタは、メインプラッタに対して第１の方向と逆の第２の方向に回転させられる。メインプラッタの回転と衛星プラッタの回転の少なくとも一方は、駆動ガス流によって駆動される。

本発明の方法の実施態様によれば、物品を回転させる方法は、上面を有するベース部材と、ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備えたガス駆動回転装置を設けるステップを有する。物品は衛星プラッタ上に配置される。衛星プラッタ上に基板が配置される。駆動ガス流は、メインプラッタが駆動ガス流によってベース部材に対して回転させられるようにベース部材の上面とメインプラッタとの間に送られる。駆動ガス流の少なくとも一部は、衛星プラッタが駆動ガス流の少なくとも一部によってメインプラッタに対して回転させられるように、ベース部材の上面とメインプラッタとの間からメインプラッタと衛星プラッタとの間まで送られる。

本発明の方法の他の実施態様によれば、物品を回転させる方法は、上面を有するベース部材と、ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備えたガス駆動回転装置を設けるステップを有する。物品は衛星プラッタ上に配置される。メインプラッタはベース部材に対して第１の方向に回転させられる。衛星プラッタは、メインプラッタに対して第１の方向と逆の第２の方向に回転させられる。メインプラッタの回転と衛星プラッタの回転の少なくとも一方は、駆動ガス流によって駆動される。

本発明の目的は、各図と以下の好ましい実施形態の詳細な説明とによって当業者に理解されよう。このような説明は本発明を例示したものに過ぎない。

本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成している添付の図面は、本発明の実施形態を示し、その説明とともに本発明の原理について説明する働きをする。

以下、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。
しかし、本発明は、多数の異なる実施形態で実現することができ、記載された実施形態に限られるものと解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示が、完全なものになり、かつ本発明の技術的範囲を当業者に完全に伝えるように与えられている。

図１は、本発明に係るガス駆動回転装置の一実施形態を説明するためのサセプタ組立体の分解斜視図で、図２は、図１に示したサセプタ組立体の斜視図で、図３は、図１に示したサセプタ組立体を組み込んだ本発明の実施形態によるホットウォールＣＶＤシステムの概略図である。

サセプタ組立体１００は、サセプタ組立体１００が概略的に示されている図３に示されているように、ホットウォールＣＶＤシステム１０に使用することができる。ホットウォールＣＶＤシステム１０は、サセプタ組立体１００を除いて、従来の構成及び使用法を有してよい。ホットウォールＣＶＤシステム１０は、通路１４を形成する水晶チューブ１２を有している。水晶チューブ１２は、ＲＦコイル１６に囲まれている。サセプタ組立体１００は水晶チューブ１２内に配置されている。シラン（ＳｉＨ_４）やプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）などの前駆物質ガスが、浄化された水素ガス（Ｈ_２）の担体によって水晶チューブ１２に導入され、この担体によって水晶チューブ１２内を運ばれる。ＲＦコイル１６は、サセプタ組立体１００を誘導加熱し、ＳｉＣ付着反応が起こるホットゾーンを形成する。具体的には、目標ウェハ２０（図３に概略的に示されている）の露出された表面上にＳｉＣ層が成長させられる。ホットウォールＣＶＤシステム１０の修正形態及びホットウォールＣＶＤシステム１０を使用する方法は、当業者によってこの説明から理解されよう。本発明を他の種類のリアクタで他の種類の加熱装置及び技術と一緒に使用できることが理解されよう。

サセプタ組立体１００は、数枚のウェハ２０を反応物ガス流及びホットウォールＣＶＤシステム１０の加熱部分に対して衛星回転（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｒｏｔａｔｉｏｎ）させるようになっている。具体的には、サセプタ組立体１００は、数枚のウェハ２０を共通の回転軸Ｌ−Ｌ（図１２）の周りを回転させ、かつ各ウェハ２０をそれぞれの個々の回転軸（例えば、回転軸Ｑ−Ｑ、図１２）の周りを同時に回転させる。これらの回転移動はそれぞれ、駆動ガス流によって駆動される。

サセプタ組立体１００について詳細に説明すると、図１及び図２に最もよく示されているように、サセプタ組立体１００は、このサセプタ組立体１００の上流側又は入口端部１１０Ａ及び出口又は下流側端部１１０Ｂの所で開放された箱を形成するカバー部材１１０と、側壁部材１２０と、ベース部材１５０とを備えている。カバー部材１１０と側壁部材１２０とベース部材１５０は、留め具１２２によって位置付けられている。通路１０２は、サセプタ組立体１００を入口端部１１０Ａから出口端部１１０Ｂまで貫通して延びている。カバー部材１１０及びベース部材１５０上にそれぞれ、上部ライナ１２４及び一対の下部ライナ１２６が取り付けられている。好ましくは、上部ライナ１２４と下部ライナ１２６は、２００１年１０月３１日に出願され、内容が参照により本明細書に全体的に組み込まれる、「誘導加熱装置及び物品を制御可能に加熱する方法（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｙ Ｈｅａｔｉｎｇ ａｎ Ａｒｔｉｃｌｅ）」という名称の特許文献３に記載されたように取り付けられて構成されている。メインプラッタ１３０が、通路１０２に配置され、ピン又はスピンドル１４０の周りを回転できるように取り付けられている。メインプラッタ１３０は、図示のように円板状であることが好ましい。３枚の衛星プラッタ１８０が、メインプラッタ１３０上でそれぞれのスピンドルポスト１９３の周りを回転できるように取り付けられている。ウェハ２０（図１）は衛星プラッタ１８０上に取り付けられている。

図１，図４，図５，図１２を参照すると、ベース部材１５０は上面１５１Ａを有している。排気通路１５４が、ベース部材１５０内に出口端部１１０Ｂに隣接して形成されており、排気開口部１５４Ａで終わっている。ベース部材１５０は、上面１５１Ａに形成されたプラッタ取付け部１６０を備えている。ガス供給通路１７０が、ベース部材１５０に形成されており、プラッタ取付け部１６０のねじ付き入口開口部１７２及び出口開口部１７４と流体連通している。連結通路１７６は、後述するように、プラッタ取付け部１６０と排気通路１５４とを流路連通させる。

プラッタ取付け部１６０は、図示のように凹部（ｒｅｃｅｓｓ）又はくぼみ（ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）であることが好ましい。プラッタ取付け部１６０は、比較的深い周方向の無端流路１６４と、内側又は中央凹部１６２と、これらの組み合わされてその間に複数のランディング（ｌａｎｄｉｎｇ）１６６を形成する、概ね半径方向に延びている複数の真っ直ぐな（すなわち、直線状）メイン駆動流路１６８とを有することが好ましい。このメイン駆動流路１６８は、標準的な低コストの製造プロセスで許容されない程度に直線度から逸脱しない（通常、流路長１インチ（２．５４ｃｍ）当たり０．００１のオーダー）ことが好ましい。メイン駆動流路１６８は、中央凹部１６２の周りに対称的にかつ等間隔に位置することが好ましい。より多くの又はより少ないメイン駆動流路１６８を設けてよい。中央凹部１６２は円形であることが好ましく、無端流路１６４と中央凹部１６２は図示のようにほぼ同心であることが好ましい。

スピンドル凹部１６３は中央凹部１６２の中央に形成されている。出口開口部１７４は、中央凹部１６２内で中央凹部１６２の中央からずれた位置に形成されている。

無端流路１６４の外側垂直壁１６４Ｂは、上面１５１Ａの周囲の部分まで延びている。無端流路１６４の内側垂直壁１６４Ａはランディング１６６まで延びている。連結通路１７６は、無端流路１６４の底部壁に上部開口部を有し、排気通路１５４の所に下部開口部を有している。

メイン駆動流路１６８はそれぞれ、入口端部１６８Ａから出口端部１６８Ｂまで延びている。出口端部１６８Ａはそれぞれ中央凹部１６２と交差し、出口端部１６８Ｂはそれぞれ無端流路１６４と交差している。メイン駆動流路１６８は中央回転軸Ｌ−Ｌに対して斜めに延びている（図１２参照）。具体的には、図５を参照すると、各メイン駆動流路１６８は、このメイン駆動流路１６８の中央を通って延びている中央流路軸Ｎ−Ｎを形成している。中央流路軸Ｎ−Ｎは、（図５では、スピンドル凹部１６３の中央を通って紙面から導かれて延びている）中央回転軸Ｌ−Ｌからずれている（すなわち、交差しない）。真っ直ぐな基準線Ｍ−Ｍは、メイン駆動流路１６８の出口端部１６８Ｂの所で中央流路軸Ｎ−Ｎに交差し、無端流路１６４の内側垂直壁１６４Ａによって形成される基準円に接している。中央流路軸Ｎ−Ｎと基準線Ｍ−Ｍは、その間に包含角度Ｐを形成している。角度Ｐは９０°未満である。より好ましくは、角度Ｐは約３５°から７５°の間である。最も好ましくは、角度Ｐは約４５°から６５°の間である。

メイン駆動流路１６８は、約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）から０．１インチ（約２．５４ｍｍ）の間の幅を有することが好ましい。メイン駆動流路１６８は、約０．００２インチ（約０．０５ｍｍ）から０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）の間の深さを有することが好ましい。

無端流路１６４の外側垂直壁１６４Ｂとメインプラッタ１３０の外側周辺縁部１３４は、その間に、約０．１００インチ（約２．５４ｍｍ）から０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）の間の幅を有する隙間を形成することが好ましい。無端流路１６４は、約０．２５０インチ（約６．３５ｍｍ）から０．０５０インチ（約１．２７ｍｍ）の間の幅を有すると共に、ランディング１６６の下方に約０．１００インチ（約２．５４ｍｍ）から０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）の間の深さを有することが好ましい。メイン駆動流路１６８の長さＪ及び内側垂直壁１６４Ａの直径Ｋ（図４）は、メインプラッタ１３０のサイズに依存する。

ランディング１６６は、メインプラッタ１３０の厚さとほぼ同じ距離だけ上面１５１Ａよりも下方に垂直方向にくぼんでいることが好ましい。中央凹部１６２は、ランディング１６６から垂直方向に約０．１００インチ（約２．５４ｍｍ）から０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）の間の距離だけくぼんでいることが好ましい。中央凹部１６２は、約１．００インチ（約２．５４ｃｍ）からメインプラッタの直径の５０％の間の直径Ｉ（図４）を有することが好ましい。

ねじ付き入口開口部１７２に、ガス供給通路１７０と流体連通する駆動ガス供給装置１７１が連結されている。この駆動ガス供給装置１７１は、加圧された駆動ガスをガス供給通路１７０に押し込むように動作することができる。あるいは、又はさらに、駆動ガス供給装置１７１を、ベース部材１５０から駆動ガスを引き込むように排気通路１５４に連結することができる。適切な駆動ガス流供給装置には、イリノイ州バーリントンのＢａｒｎａｎｔ Ｃｏ．から市販されているＧｉｌｍｏｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ質量流量制御装置が含まれる。駆動ガスは非反応性であることが好ましい。駆動ガスは希ガスであり、特にアルゴン又はヘリウムであることがより好ましい。駆動ガスはアルゴンであることが最も好ましい。他の適切な駆動ガスにはＨ_２が含まれる。

図１１は、カバー部材及び側面部材が取り外された図１のサセプタ組立体の平面図で、図１２は、図を明確にするために１つの衛星プラッタが省略された、図１１の線１２−１２に沿った図１のサセプタ組立体の断面図である。

図１１及び図１２を見ると最も良く分かるように、メインプラッタ１３０は、ベース部材１５０のプラッタ取付け部１６０（図４）を覆っている。図１，図６〜図９，図１２を参照すると、メインプラッタ１３０は、ほぼ円形であり、上面１３１Ａ、それに向かい合う下面１３１Ｂ、及び外側周縁１３４を有している。下面１３１Ｂにスピンドル凹部１３３が形成されている。下面１３１Ｂは、ほぼ平滑であり、スピンドル凹部１３３以外の溝や突起が無いことが好ましい。

図６〜図９を見ると最も良く分かるように、メインプラッタ１３０の上面１３１Ａに３つの衛星ポケット１９０が形成されている。各衛星ポケット１９０からスピンドルポスト１９３が上向きに延びている。各衛星ポケット１９０は、約０．１インチ（約２．５４ｍｍ）から０．３インチ（約７．６２ｍｍ）の間の深さＡ（図７）を有することが好ましい。各衛星ポケット１９０は、対象となるウェハの直径よりも０．００５インチ（約０．０１２ｍｍ）から０．２インチ（約５．０８ｍｍ）の間だけ大きな直径Ｂ（図７）を有することが好ましい。また、衛星ポケット１９０は、メインプラッタ１３０の中心（すなわち、軸Ｌ−Ｌ）の周りにほぼ等距離に位置することが好ましい。

通路及び流路の３つの配列１９１はそれぞれ、各衛星ポケット１９０内に位置している。配列１９１は、ほぼ同一であり、メインプラッタ１３０の中心の周りに対称的に配置され、かつ向けられることが好ましい。したがって、以下に１つの配列のみについて説明するが、この説明が他の２つの配列１９１にも当てはまることが理解されよう。

配列１９１は、衛星ポケット１９０内のメインプラッタ１３０の上面１３１Ａに形成された３つの衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃを備えている。第１の供給通路１９４Ａが、メインプラッタ１３０を下面１３１Ｂから上面１３１Ａまで貫通し、衛星駆動流路１９２Ａと流体交差している。第２の供給通路１９４Ｂが、メインプラッタ１３０を下面１３１Ｂから上面１３１Ａまで貫通し、衛星駆動流路１９２Ｂと流体交差している。上面１３１Ａに形成された供給流路１９６は、各衛星駆動流路１９２Ｂと衛星駆動流路１９２Ｃとの間を延びており、供給通路１９４Ｂが供給流路１９６によって衛星駆動流路１９２Ｃに流体連結されるように各衛星駆動流路１９２Ｂ及び衛星駆動流路１９２Ｃと流体交差している。

各衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃは、約０．００２インチ（約０．０５ｍｍ）から０．０２０インチ（約０．５１ｍｍ）の間の深さＣ（図７）、ウェハの直径の約２０％から８０％の間の長さＤ（図６）、及び約０．１インチ（約２．５４ｍｍ）から０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の間の幅Ｅ（図６）を有することが好ましい。各供給流路１９６は、約０．００６インチ（約０．１５ｍｍ）から０．０８０インチ（約２．０３ｍｍ）の間の深さＦ（図９）、ウェハの直径の約２５％から１００％の間の長さＧ（図６）、及び約０．０２インチ（約０．５４ｍｍ）から０．３インチ（約７．６２ｍｍ）の間の幅Ｈ（図６）を有することが好ましい。

図示のように、各衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃは、ほぼ真っ直ぐ（すなわち、直線状）であることが好ましい。しかし、衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃは、その他の形状（例えば、曲線状又は弧状）であってよい。

図１２を見ると最も良く分かるように、メインプラッタ１３０は、プラッタ取付け部１６０上に取り付けられると共に部分的にプラッタ取付け部１６０内に取り付けられている。図１２では、メインプラッタ１３０は、後述のように浮動又は浮揚位置に示されている。スピンドル１４０の下方の端部は、スピンドル凹部１６３に配置され、スピンドル１４０の上方の端部は、スピンドル凹部１３３に配置されている。スピンドル１４０の中心軸は、メインプラッタ１３０の上面１３１Ａに直交する中央回転軸Ｌ−Ｌを形成している。スピンドル凹部１３３は、メインプラッタ１３０がスピンドル１４０に沿って垂直方向上下に自由に滑ることができ、かつメインプラッタ１３０がスピンドル１４０の中央回転軸Ｌ−Ｌの周りを自由に回転できるような大きさである。

図１，図１０，図１２を参照すると、衛星プラッタ１８０はそれぞれ、上向きに開放したウェハポケット１８２及び周囲の壁１８４を備えている。各ウェハポケット１８２は、１枚のウェハ２０を保持するようになっている。衛星プラッタ１８０の外径Ｔは、衛星ポケット１９０の直径よりも約０．００５インチ（約０．０１２ｍｍ）から０．２インチ（５．０８ｍｍ）の間だけ小さいことが好ましい。衛星プラッタ１８０がスピンドルポスト１９３に沿って上下に自由に滑ることができるように対応する１つのスピンドルポスト１９３を受けるスピンドル凹部１８６が、各衛星プラッタ１８０の下面に形成されている。

カバー部材１１０と側壁部材１２０とベース部材１５０とメインプラッタ１３０とスピンドル１４０は、密なＳｉＣの周りを完全に囲むコーティング（すなわち、不透過性で多孔度が０％である）を有する高純度の黒鉛で形成されることが好ましい。あるいは、メインプラッタ１３０をＳｉＣ又は固体ＳｉＣ合金で形成してよい。あるいは、メインプラッタ１３０を、ＴａＣで被覆された黒鉛で形成してよい。ライナ１２６は、ＳｉＣで被覆された黒鉛又はＴａＣなどの耐火性炭化金属で形成することが好ましい。

衛星プラッタ１８０を、炭素を含浸させた黒鉛で形成することができる。あるいは、メインプラッタ１３０を、ＳｉＣ又はＴａＣで被覆された炭素を含浸させた黒鉛ＳｉＣ又はＴａＣで被覆された非含浸黒鉛で形成することができる。あるいは、衛星プラッタ１８０を、固体の非被覆ＳｉＣ又はＴａＣで被覆されたＳｉＣで形成することができる。

サセプタ組立体１００は、以下のように使用することができる。まず、メインプラッタ１３０がランディング１６６に乗るように、メインプラッタ１３０をプラッタ取付け部１６０内に配置する。衛星プラッタ１８０を衛星ポケット１９０内に配置する。ウェハ２０を衛星プラッタ１８０のウェハポケット１８２内に配置する。図１１及び図１２は、図を明確にするためにウェハ２０が省略された、使用時のサセプタ組立体１００を示している。図１２では、左側の衛星プラッタ１８０も、図を明確にするために省略されている。

次いで、駆動ガス供給装置１７１を作動させる。この駆動ガス供給装置１７１は、図１２の矢印で示されているように、駆動ガスを入口開口部１７２と通路１８０と出口開口部１７４を通過させる。駆動ガスは、出口開口部１７４から中央凹部１６２及びそれを覆うメインプラッタ１３０によって形成されたプリナムに入る。プリナム内の駆動ガスを、駆動ガス圧と大気圧との差（すなわち、メインプラッタ１３０の上面１３１Ａに作用する圧力）がメインプラッタ１３０に対する重力に打ち勝つまで加圧する。このようにして、加圧された駆動ガスはメインプラッタ１３０を上向きに（すなわち、方向Ｕ、図１２）押す。

メインプラッタ１３０が浮揚すると、図４の矢印で示されているように、駆動ガス流の第１の部分が中央凹部１６２から外側に、メインプラッタ１３０とベース部材１５０のプラッタ取付け部１６０との間を通って無端流路１６４に流れ込む。駆動ガスのこの第１の部分の少なくともいくらかは、図４の矢印で示されているように、メイン駆動流路１６８を通って中央凹部１６２から無端流路１６４まで流れる。駆動ガスのいくらかは、連結通路１７６を通って無端流路１６４から出て、排気通路１５４を通ってベース部材１５０から排気される。駆動ガスのいくらかは、外側周辺縁部１３４と無端流路１６４の外側垂直壁との間の隙間を通って無端流路１６４から出ることができる。

中央凹部１６２を通って与えられる駆動ガスのいくらかは、中央凹部１６２からベース部材１５０とメインプラッタ１３０の下面１３１Ｂとの間の隙間まで流れる。この駆動ガスのいくらかは、無端流路１６４に流れ込み、排気通路１５４を通って、又はメインプラッタの外側周辺縁部１３４の周りに排気される。

衛星プラッタ１８０を浮揚させ回転させるために、中央凹部１６２を通って与えられた駆動ガスの第２の部分は、中央凹部１６２から、ベース部材１５０とメインプラッタ１３０の下面１３１Ｂとの間を通り、上向きに供給通路１９４Ａ，１９４Ｂのそれぞれを通過して衛星ポケット１９０に流れ込む。各供給通路１９４Ａからの駆動ガスは、（それぞれのスピンドルポスト１９３の回転軸に対して）半径方向外側に、衛星駆動流路１９２Ａとそれを覆う衛星プラッタ１８０の下面との間の隣接する衛生駆動流路１９２Ａを通り、衛星プラッタ１８０の周辺で衛星ポケット１９０から流出する。

各供給通路１９４Ｂから駆動ガスの一部は、衛星駆動流路１９２Ｂとメインプラッタ１８０との間の隣接する衛生駆動流路１９２Ｂに沿って半径方向外側に流れる。供給通路１９４Ｂからの駆動ガスの他の部分は、供給流路１９６を通って、関連する衛星駆動流路１９２Ｃまで流れ、この衛星駆動流路１９２Ｃを通って流れる。

供給通路１９４Ａ，１９４Ｂからの駆動ガスの他の部分は、半径方向外側にポケット１８０と衛星プラッタ１８０との間を流れ、衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃも供給流路１９６も通らずに衛星プラッタ１８０の周辺から排気される。

供給通路１９４Ａ，１９４Ｂを通して供給された部分は、衛星プラッタ１８０を上向き（すなわち、方向Ｕ）に押してメインプラッタ１３０よりも上に浮揚させる。

駆動ガスは、図１２に示されているように、メインプラッタ１３０をランディング１６６よりも上の浮揚位置に維持し、衛星プラッタ１８０をメインプラッタ１３０よりも上の浮揚位置に維持するのに十分な速度及び圧力でサセプタ組立体１００を連続的に通過させられる。メインプラッタ１３０の浮揚高さは、メイン駆動流路１６８の幅及び深さ、中央凹部１６２の直径、メインプラッタ１３０とプラッタ取付け部１６０との間の駆動ガスの圧力、及び駆動ガス流量を選択することによって調節することができる。衛星プラッタ１８０の浮揚高さは、衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃの幅及び深さ、衛星ポケット１９０及び衛星プラッタ１８０の直径、ならびに駆動ガス流量を選択することによって調節することができる。

さらに、メイン駆動流路１６８を通る駆動ガス流は、メインプラッタ１３０の下面１３１Ｂに粘性に結合される。メイン駆動流路１６８が斜めに向けられているため、メインプラッタ１３０は、流動するガスによって回転軸Ｌ−Ｌの周りを時計回りＲ（図１１）に回転させられる。回転速度は、メイン駆動流路１６８によって形成される角度Ｐ（図１２）とメイン駆動流路１６８の深さ、幅、及び長さとを選択することによって調節することができる。メインプラッタ１３０の回転速度は約３ｒｐｍから６０ｒｐｍの間であることが好ましい。

さらに、衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃを通る駆動ガス流は、衛星プラッタ１８０の下面１８１に粘性に結合される。衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃが斜めに向けられているため、衛星プラッタ１８０は、流動するガスにより、スピンドルポスト１９３によって形成された回転軸（例えば、図１２に示されている回転軸Ｑ−Ｑ）の周りを逆時計回り方向Ｓ（図１１）に回転させられる。回転速度は、衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃの角度及び／又は形状と、衛星駆動流路１９２Ａ、１９２Ｂ，１９２Ｃの深さ、幅、及び長さを選択することによって調節することができる。さらに、衛星プラッタ１８０の回転速度は、駆動ガスの流量を選択することによって調節することができる。衛星プラッタ１８０の回転速度は、約５ｒｐｍから６０ｒｐｍの間であることが好ましい。

組立体１００はいくつかの利点をもたらす。衛星回転は、それぞれのウェハ２０間及び各ウェハ２０全体においてより一様な温度環境をもたらすことができる。衛星回転は、ウェハをプロセスガス流により一様にさらすことができるようにする。

共通の供給駆動ガス流を用いてメインプラッタ１３０と衛星プラッタ１８０の両方を浮揚させ、かつその回転を駆動すると、構成を簡略化することができる。構成が簡略化されると、動作をより一貫した、より制御性の高いものにすることができる。単一のガス流を使用することによって、追加的なガス流制御機構、弁などのコスト及び複雑さを低減させるか又は無くすことができる。組立体１００は、簡単な回転装置（すなわち、メインプラッタのみが回転する）と比べて追加的な駆動ガスを供給する必要がほとんど又はまったくなくなるように構成することができる。

真っ直ぐなメイン駆動流路１６８を設けることによってある利点をもたらすことができる。すなわち、実質的な範囲の駆動ガス流量全体にわたって、メインプラッタ１３０の回転速度を所与ガス流量にほとんど依存しない所与の速度に維持することができる。これによって、処理の一貫性（すなわち、反復性）が向上する。さらに、この振舞いにより、駆動ガス流量を変化させることによって、プラッタ浮揚高さＨ（図１２）を調整することができる。

さらに、真っ直ぐなメイン駆動流路１６８を設けると、衛星プラッタ１８０の浮揚高さ及び回転速度の調節を向上させることができる。メインプラッタ１３０の回転速度は（適切な範囲において）駆動ガス流量に依存しないため、メインプラッタ１３０の回転速度をそれほど変化させずに衛星プラッタ１８０の回転速度及び／又は浮揚高さを増減させるように駆動ガス流量を増減させることができる。通常の使用時に磨耗又は堆積が起こったときは、メインプラッタ１３０及び／又は衛星プラッタ１８０の回転速度をそれほど変化させずにメインプラッタ１３０及び／又は衛星プラッタ１８０をより高い高さに浮揚させるように駆動ガス流量を増やすことができる。

真っ直ぐな衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃを設けることによって、衛星プラッタ１８０の制御を向上させることができる。衛星駆動流路１９２Ａ，１９２Ｂ、１９２Ｃは、駆動ガス流量の所望の範囲全体にわたって衛星プラッタ１８０の回転速度を、駆動ガス流量にほとんど依存せずに維持できるように構成することができる。これにより、駆動ガス流量を変化させることによって一貫性が向上し、及び／又は浮揚高さＸ（図１２）を調整することができる。

メインプラッタ１３０と衛星プラッタ１８０を互いに逆に回転させることによってもある利点をもたらすことができる。逆回転によって、ウェハ上のそれぞれの異なる位置の、サセプタ組立体１００の残りの部分及びプロセスガス流に対する走行速度間の差が小さくなる。さらに、逆回転によって、衛星プラッタ１８０を回転させ続ける傾向がある角運動量を節約することができる。この効果によって、メインプラッタ１３０が停止するか又は減速した場合にメインプラッタ１３０の回転を再開又は加速するのを助け、また、逆の場合に逆の措置を行うように衛星プラッタ１８０を回転させることができる。さらに、衛星プラッタ１８０に作用する誘発される角運動量は、衛星プラッタ１８０が浮揚させられた後、本発明のいくつかの実施形態によって、衛星駆動チャネルを省略できるように、衛星プラッタ１８０をメインプラッタ１３０と逆方向に回転させるのに十分な運動量であってよい。

サセプタ組立体１００は、本発明によって様々な点で修正することができる。例えば、組立体１００は、メインプラッタ１３０及び衛星プラッタ１８０が同じ方向に回転するように成すことができる。異なる数又は構成の衛星プラッタ１８０を設けることができる。中央凹部１６２及び／又は衛星ポケット１９０を省略することができ、その場合、それぞれの供給通路１９４Ａ，１９４Ｂを、メインプラッタ又は衛星プラッタの回転軸に対して対称的に位置する１つ又は複数の供給通路と交換することが好ましい。衛星プラッタ１８０は、複数のウェハを保持するように成すことができる。上述したように、衛星駆動流路（例えば、衛星流路１９２Ａ，１９２Ｂ，１９２Ｃ）を異なる形状（例えば、非直線状）にすることができる。別々の（すなわち、相互に排他的な）ガス流を用いてメインプラッタ及び衛星プラッタが駆動されるように複数のガス流を使用することができる。

アルゴン（Ａｒ）又は同様のガス（例えば、他の希ガス）を駆動ガスとして用いることが望ましい。これは、このようなガスは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）などの不純物を例えば黒鉛から取り込み、これらの不純物を例えばウェハ表面上に再堆積させる可能性がＨ_２ガスよりも低いからである。しかし、Ａｒガスの伝熱性はＨ_２ガスの伝熱性よりもかなり低い。その結果、チューブ１２（図３）を通る反応物ガス流に存在するＡｒガスは、反応物への伝熱を減速させ、それによって反応物ガス流の温度プロファイルを不規則なものにする可能性がある。組立体１００は、反応物流温度プロファイルに影響を与えずにＡｒガスを駆動ガスとして使用できるように、最小限の駆動ガスを反応物流に導入するだけで駆動ガスを排気することができる。

上述したように、駆動ガスは内側凹部（例えば、中央凹部１６２）から外側流路（例えば、無端流路１６４）へ流れることが好ましい。しかし、流れの方向を逆にしてよい（すなわち、駆動ガスを、排気通路１５４を通して供給し、ガス供給通路１７０を通して排気する）。

本発明によるサセプタ組立体は、２００１年１月８日に出願され、開示が参照により本明細書に全体的に組み込まれる「炭化ケイ素層を形成するガス駆動回転装置及び方法（Ｇａｓ−Ｄｒｉｖｅｎ Ｒｏｔａｔｉｏｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｌａｙｅｒｓ）」という名称の特許文献４に記載された特徴及び態様のうちのどれでも組み込むことができる。

図１３は、カバー部材及び側面部材が取り外された、本発明の他の実施形態によるサセプタ組立体の平面図である。

図１３を参照すると、本発明の他の実施形態によるサセプタ組立体２００が示されている。組立体２００は、各衛星プラッタ２８０に複数のウェハポケット２８２が形成されているという点のみが組立体１００と異なる。したがって、複数のウェハ２０を共通の衛星プラッタ２８０上でメインプラッタ２３０の回転軸及びそれぞれの衛星プラッタ２８０の回転軸の周りを回転させることができる。

上述した内容は本発明を例示するものであり、本発明の制限とみなされるものではない。本発明のいくつかの例示的な実施形態について説明したが、当業者には、本発明の新規の教示及び利点から実質的に逸脱せずに多数の修正が可能であることが容易に理解されよう。したがって、すべてのそのような修正は、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に含まれるものである。したがって、上述した内容が、本発明を例示するものであり、開示された特定の実施形態に限られると解釈すべきものではなく、開示された実施形態に対する修正と他の実施形態が、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものであることを理解されたい。本発明は、特許請求の範囲と、それに含めるべき特許請求の範囲の均等物によって定義される。

本発明の実施形態によるサセプタ組立体の分解斜視図である。 図１に示したサセプタ組立体の斜視図である。 図１に示したサセプタ組立体を組み込んだ本発明の実施形態によるホットウォールＣＶＤシステムの概略図である。 図１に示したサセプタ組立体の一部を形成するベース部材の平面図である。 図４に示したベース部材の拡大部分平面図である。 図１に示したサセプタ組立体の一部を形成するメインプラッタの平面図である。 図６に示した線７−７に沿った図６のメインプラッタの断面図である。 図６に示した線８−８に沿った図６のメインプラッタの断面図である。 図６に示した線９−９に沿った図６のメインプラッタの断面図である。 図１に示したサセプタ組立体の一部を形成する衛星プラッタの平面図である。 カバー部材及び側面部材が取り外された図１のサセプタ組立体の平面図である。 図を明確にするために１つの衛星プラッタが省略された、図１１に示した線１２−１２に沿った図１のサセプタ組立体の断面図である。 カバー部材及び側面部材が取り外された、本発明の他の実施形態によるサセプタ組立体の平面図である。

Claims (39)

1. 駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置であって、
   ａ）上面を有するベース部材と、
   ｂ）該ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、
   ｃ）該メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備え、
   前記メインプラッタを前記駆動ガス流によって前記ベース部材に対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間に前記駆動ガス流を流し、
   該駆動ガス流の少なくとも一部を、前記衛星プラッタが前記駆動ガス流の少なくとも一部によって前記メインプラッタに対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間から前記メインプラッタと前記衛星プラッタとの間まで送るようにしたことを特徴とするガス駆動回転装置。
2. 前記ベース部材の前記上面に形成され、概ね半径方向に延びている少なくとも１つの駆動流路を有する取付け部を備え、
   前記少なくとも１つの駆動流路はほぼ真っ直ぐであり、
   前記駆動ガス流を、前記駆動流路を通過させ、前記メインプラッタを前記ベース部材に対して回転軸の周りを回転させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
3. 前記少なくとも１つの駆動流路は、前記取付け部に形成された概ね半径方向に延びている複数の駆動流路を備え、該複数の駆動流路はそれぞれ、ほぼ真っ直ぐであることを特徴とする請求項２に記載のガス駆動回転装置。
4. 前記各駆動流路は、前記回転軸からずれた駆動流路軸を形成していることを特徴とする請求項３に記載のガス駆動回転装置。
5. 前記取付け部は、間隔を置いて配置された第１及び第２の凹部を有し、前記少なくとも１つの駆動流路は、前記第１の凹部から前記第２の凹部まで延びていることを特徴とする請求項２に記載のガス駆動回転装置。
6. 前記ベース部材を通って延び、前記第１の凹部に入口開口部を有する駆動ガス入口通路と、
   前記ベース部材を通って延び、前記第２の凹部に排気開口部を有する駆動ガス排気通路と
   を備えたことを特徴とする請求項５に記載のガス駆動回転装置。
7. 前記駆動ガス流を与えるように動作する駆動ガス供給装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
8. 前記メインプラッタと前記衛星プラッタと前記ベース部材を覆うカバー部と、前記メインプラッタ及び前記衛星プラッタの互いに向かい合う側で前記カバー部と前記ベース部材との間を延びている一対の側部とを有し、前記カバー部と前記ベース部材と前記側部は、通路及び互いに向かい合う端部開口部を形成しており、前記メインプラッタ及び前記衛星プラッタは、前記通路内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
9. 前記回転軸は、垂直方向に向けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
10. 前記メインプラッタ及び前記衛星プラッタを互いに向かい合う回転方向に回転させるように動作することを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
11. 前記メインプラッタを通って延び、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間から前記メインプラッタと前記衛星プラッタとの間までの駆動ガス流用の経路を形成する供給通路を有することを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
12. 前記メインプラッタの上面及び該上面の下にある前記衛星プラッタに形成された少なくとも１つの衛星駆動流路を有し、前記駆動ガス流を前記供給通路及び前記衛星駆動流路を通過させ、前記衛星プラッタを前記メインプラッタに対して回転させるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のガス駆動回転装置。
13. 前記ベース部材の前記上面及び該上面の下にある前記供給通路に供給凹部を有し、前記駆動ガス流を前記供給凹部に送り込み、前記供給通路及び前記衛星駆動流路を通過させるようにしたことを特徴とする請求項１２に記載のガス駆動回転装置。
14. 前記衛星駆動流路は、前記供給凹部の上方には位置せず、
    前記メインプラッタの前記上面に形成され、前記供給通路と前記衛星駆動流路を流体連結する供給流体を含むことを特徴とする請求項１３に記載のガス駆動回転装置。
15. 前記供給流路に流体連結された第２の衛星駆動流路を有することを特徴とする請求項１４に記載のガス駆動回転装置。
16. 前記少なくとも１つの衛星駆動流路は、前記メインプラッタの前記上面に形成された複数の衛星駆動流路を有することを特徴とする請求項１２に記載のガス駆動回転装置。
17. 前記衛星駆動流路は、概ね半径方向に延びていることを特徴とする請求項１２に記載のガス駆動回転装置。
18. 前記衛星駆動流路は、ほぼ真っ直ぐであることを特徴とする請求項１７に記載のガス駆動回転装置。
19. 前記メインプラッタを覆う第２の衛星プラッタを備え、前記駆動ガス流の他の部分を、前記第２の衛星プラッタが前記駆動ガス流の前記他の部分によって前記メインプラッタに対して回転させられるように、前記ベース部材の上面と前記メインプラッタとの間から前記メインプラッタと前記第２の衛星プラッタとの間まで送るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
20. 前記衛星プラッタには、複数のウェハポケットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
21. 前記衛星プラッタは、炭素を含浸させた黒鉛で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
22. 前記衛星プラッタは、ＳｉＣ又はＴａＣで被覆された黒鉛で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
23. 前記衛星プラッタはＳｉＣで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス駆動回転装置。
24. 前記衛星プラッタは、ＴａＣで被覆されていることを特徴とする請求項２３に記載のガス駆動回転装置。
25. 駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置であって、
    ａ）上面を有するベース部材と、
    ｂ）上面を有し、かつ前記ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、
    ｃ）該メインプラッタの上面に形成された、概ね半径方向に延びておりほぼ真っ直ぐな少なくとも１つの衛星駆動流路と、
    ｄ）前記メインプラッタ及び前記少なくとも１つの衛星駆動流路を覆っている衛星プラッタとを備え、
    ｅ）前記駆動ガス流の少なくとも一部を、前記衛星駆動流路を通じて送り、前記衛星プラッタを前記メインプラッタに対して回転軸の周りを回転させるようにしたことを特徴とするガス駆動回転装置。
26. 前記メインプラッタを前記ベース部材に対して回転させるように動作することを特徴とする請求項２５に記載のガス駆動回転装置。
27. 前記駆動ガス流を、前記メインプラッタが前記駆動ガス流によって前記ベース部材に対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間に送るようにしたことを特徴とする請求項２６に記載のガス駆動回転装置。
28. 駆動ガス流を使用するガス駆動回転装置であって、
    ａ）上面を有するベース部材と、
    ｂ）該ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、
    ｃ）該メインプラッタを覆う衛星プラッタとを備え、
    ｄ）前記メインプラッタを前記ベース部材に対して第１の回転方向に回転させ、
    前記衛星プラッタを、前記メインプラッタに対して前記第１の回転方向と逆の第２の回転方向に回転させるようになっており、
    ｅ）前記メインプラッタの回転と前記衛星プラッタの回転の少なくとも一方は、前記駆動ガス流によって駆動されることを特徴とするガス駆動回転装置。
29. 前記衛星プラッタの前記回転は、前記駆動ガス流の少なくとも一部によって駆動されることを特徴とする請求項２８に記載のガス駆動回転装置。
30. 前記メインプラッタの前記回転は、前記駆動ガス流によって駆動されることを特徴とする請求項２８に記載のガス駆動回転装置。
31. 前記メインプラッタの前記回転と前記衛星プラッタの前記回転はどちらも、前記駆動ガス流の少なくとも一部によって駆動されることを特徴とする請求項２８に記載のガス駆動回転装置。
32. 物品を回転させる方法であって、
    ａ）以下のものを備えたガス駆動回転装置を設けるステップと、
    １）上面を有するベース部材と、
    ２）該ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、
    ３）該メインプラッタを覆う衛星プラッタと、
    ｂ）前記物品を衛星プラッタ上に配置するステップと、
    ｃ）駆動ガス流を、前記メインプラッタが前記駆動ガス流によって前記ベース部材に対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間に送るステップと、
    ｄ）前記駆動ガス流の少なくとも一部を、前記衛星プラッタが前記駆動ガス流の少なくとも一部によって前記メインプラッタに対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間から前記メインプラッタと前記衛星プラッタとの間まで送るステップと
    ことを有することを特徴とする方法。
33. 反応物ガス流を前記衛星プラッタ上の基板全体にわたって送るステップを有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
34. 前記駆動ガス流を用いて前記衛星プラッタを前記メインプラッタ上に浮揚させるステップを有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
35. 前記駆動ガス流の他の部分を、前記第２の衛星プラッタが前記駆動ガス流の前記他の部分によって前記メインプラッタに対して回転させられるように、前記ベース部材の前記上面と前記メインプラッタとの間から前記メインプラッタと前記第２の衛星プラッタとの間まで送るステップを有することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
36. 前記第１及び第２の衛星プラッタは、同時に回転させられることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
37. 前記メインプラッタと前記衛星プラッタは、互いに逆の回転方向に回転させられることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
38. 物品を回転させる方法であって、
    ａ）以下のものを備えたガス駆動回転装置を設けること、
    １）上面を有するベース部材と、
    ２）該ベース部材の上面を覆うメインプラッタと、
    ３）該メインプラッタを覆う衛星プラッタと、
    ｂ）前記物品を前記衛星プラッタ上に配置するステップと、
    ｃ）前記メインプラッタを前記ベース部材に対して第１の方向に回転させるステップと、
    ｄ）前記衛星プラッタを前記メインプラッタに対して前記第１の方向と逆の第２の方向に回転させるステップとを有し、
    ｅ）前記メインプラッタの回転と前記衛星プラッタの回転の少なくとも一方は、前記駆動ガス流によって駆動されることを特徴とする方法。
39. 前記物品を前記衛星プラッタ上に配置する前記ステップは、前記衛星プラッタ上に複数の物品を配置するステップを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。

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