JP2010529296A - Ｃｖｄ反応装置における基盤の表面温度の温度制御のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＤ反応装置において、サセプタ上の回転テーブルにガスを供給するガス供給系を単純化する。
【解決手段】ＣＶＤ反応装置は、回転駆動されるサセプタ（１）の上で動的ガスクッション（３）によって運ばれる多数の回転テーブル（２）を備える。各ガスクッション（３）は個別に制御されるガス流によって形成され、各ガス流は温度測定デバイス（４）によって測定される表面温度に応じて個別の制御素子（５）によって変えられる。ＣＶＤ反応装置は、更に、サセプタ（１）を運び、サセプタ（１）とともに回転するキャリア（６）を備える。共通ガス供給ライン（７）がキャリア（６）内に開いてガス流を形成するガスを供給し、制御素子（５）がキャリア（６）に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転駆動されるサセプタ上の動的ガスクッションで運ばれる多数の回転テーブルを備えたＣＶＤ反応装置に関する。各ガスクッションは個別に制御されるガス流によって形成され、各ガス流は温度測定デバイスによって測定される表面温度に応じて個別の制御素子によって変えられる。

特許文献１と特許文献２は、この種のＣＶＤ反応装置を開示する。これらの文献に開示される装置は、実質的に円形ディスクの形であるサセプタを備えている。そして、サセプタは水平面に配置される表面上に多数の凹部を有している。各凹部には、１以上の基盤を置くことができる回転テーブルが配置されている。基盤はプロセスチャンバーの中で層、特に半導体層でコーティングされる。層を形成する材料は、ガス注入口素子を通ってガスの形でプロセスチャンバーに導入される。回転テーブルは個別のガスクッションで支えられる。回転テーブルが回転するように、ガスは回転テーブルの下面と凹部の底の間の中間の空間に導入される。サセプタの下にヒーターがあり、ヒーターは下からサセプタを加熱する。その結果、個別の回転テーブルは同様に熱の伝導と熱の放射によって加熱される。回転テーブルの表面温度または回転テーブルの上に配置された基盤の表面温度は温度測定素子によってモニターされる。それぞれのガスクッションを形成するガス流を増加または減少させることによってガスクッションの高さを変えることで、表面温度を個別に変えることができる。その結果、回転テーブルと凹部の底の間のすき間を通る熱の移動は変更される。

特許文献２に開示されている方法は、ガスクッションの高さの変更による温度制御に関する。ガス流はガス流量制御デバイスによって設定される。
特許文献３は、プロセスチャンバーの中の基盤の表面温度を制御するためのデバイスを開示する。特許文献３に開示されている技術では、ガスクッションの高さが変えられるのではなくて、ガス混合物で構成されるガスの組成が変えられる。ガスの一つは高い熱伝導度を持ち、他のガスは低い熱伝導度を持つ。
特許文献４は、反応装置ハウジングに回転自在に配置されたキャリアが、個々に基盤を受け入れる多数のサセプタを運ぶＣＶＤコーティング装置を開示する。

特許文献５は、異なる部分において異なって回転駆動される床を持ったプロセスチャンバーを開示する。共通ガス供給ラインがサセプタのガス流路系に開く。そこで、分割が起こり、それぞれ基盤ホルダが配置され、ガス膜によって運ばれる多数のベアリングチャンバーを作る。
特許文献６は、反応装置ハウジングに回転自在に配置されたキャリアを持ったコーティング装置を開示する。そのキャリアは、その回転の中心の周りに衛星のような方法で配置された多数の受入れチャンバーを運ぶ。各受入れチャンバーの中には基盤ホルダがある。
特許文献７は、ＣＶＤ反応装置のサセプタを開示する。このサセプタでは、コーティングの間、基盤が回転する。

独国特許出願公開第１００ ５６ ０２９ Ａ１号公報 欧州特許第１ ３３５ ９９７ Ｂ１号公報 独国特許出願公開第１０ ２００６ ０１８ ５１４ Ａ１号公報 独国特許出願公開第１０３ ２３ ０８５ Ａ１号公報 独国特許出願公開第１０１ ３３ ９１４ Ａ１号公報 独国特許出願公開第１００ ４３ ６００ Ａ１号公報 欧州特許第０ ２４２ ８９８ Ｂ１号公報

上述した公知の装置の場合、ガス流量制御デバイスによって形成される制御素子は固定式のガス混合系で使われるので、外側から反応装置ハウジングの中への個別の供給ラインが各々の回転テーブルのために必要とされる。また、公知の装置の場合、回転テーブルに加えてサセプタをその軸の周りに回転させることが意図されるならば、反応装置の外側にある多数の固定式の供給ラインが個々にサセプタとともに回転する供給ラインに対応しなければならないので、複雑なガス供給ラインが必要とされる。

公知の装置をその使用に関して有利に改善することが本発明の目的である。

本発明の目的は、特許請求の範囲で特定される発明により達成される。請求項２乃至１２は請求項１で特定されるＣＶＤ反応装置の有利な改善である。特に好ましくは、請求項２から１２までの各請求項は本発明の目的を達成するための独立した解決策であり、他の任意の請求項と組み合わせることが可能である。

最初に、制御素子がサセプタとともに回転することが与えられる。この目的のために、制御素子はサセプタを運ぶキャリアと結合される。発明の展開の中で、共通ガス供給ラインがキャリアの中に開くことが与えられる。この場合、キャリアはサセプタとともに回転する部分と、反応装置ハウジングに固定される部分を持つ。共通ガス供給ラインは固定された部分に結合される。共通ガス供給ラインはガス分配ボリュームの中に開き、そこから個々の供給ラインは各々の制御素子に分岐する。各制御素子から供給ラインがそれぞれ延び、供給ラインは各々の場合に回転テーブルが配置される凹部にガス流を運ぶ。各回転テーブルは個別のガス流によって形成される個別のガスクッションの上に配置される。好ましくは、制御素子はバルブである。バルブはサセプタとともに回転するので、バルブの特別な活性化が必要とされる。これは遠隔的に、またはすべり接触によって行われる。制御素子への電力供給が必要であるならば、これは誘導的に、または同様にすべり接触によって行われる。バルブは電力なしにそれらの位置を維持することが望ましい。

共通ガス供給ラインのガス圧力を一定に保つために、圧力コントローラが供給ラインに配置される。サセプタの中心の周りに実質的に１つのリングの形に配置された多数の回転テーブルまたは基盤の表面温度が、リングと関連して個別に単一の温度測定素子によって順々に測定されるという事実によって、その方法は特に認められる。対応する方法で、関連するガスクッションへのガス流が対応して順々に変えられる。その結果として、ガスクッションの高さの変化がある明確な間隔で順々に起こる。制御または調節イベントの間の時間は比較的ゆっくりとした温度変化との関連で短い。

キャリアは、反応装置ハウジングの内側に配置される部分と反応装置ハウジングの外側に配置される部分とを有する。バルブは、回転駆動される部分とぴったりと一致するために、反応装置ハウジングの外側に配置されるキャリアの部分と結合されることが望ましい。また、キャリアは回転しない固定された部分を持つ。この部分は共通ガス供給ラインを備える。望ましい展開では、制御素子はキャリアの回転軸の周りに星形に集められることが与えられる。対応する方法では、供給ラインもまたその中心の周りに星形に、すなわち、一様な角度に分布するように配置される。キャリアは空洞シャフトを含み、空洞シャフトの末端にサセプタが配置される。共通ガス供給ラインを備えたコアはこの空洞シャフトに適合する。ガス分配ボリュームは環状のチャンバーによって形成される。環状のチャンバーの壁は、コアと供給ラインの両方によって形成される。環状のチャンバーは空洞シャフトとコアの間の軸受ギャップに配置される。空洞シャフトを取り付けるために、反応装置ハウジングに固定して接続される軸受ハウジングが設けられる。その結果、空洞シャフトはコアと軸受ハウジングの間で回転する。反応装置の外側と内側の間のガスの気密を空洞シャフトの取り付け領域で確保するために、対応する軸受と密封素子が設けられる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の説明のために不可欠なＣＶＤ反応装置の一部を示す図３のI−I線断面図である。 図３のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 矢印IVの方向に見たサセプタの平面図である。 軸受ハウジングの中に密封された下部キャリアと駆動モータの斜視図である。 ガスの流れを示す図である。

ＣＶＤ反応装置は、図１に示す下壁を備えた反応装置ハウジング１１を有し、反応装置ハウジング１１は外側に対してガスと圧力に堅固な方法でその内側を封入する。反応装置ハウジング１１の内側に、ガス排気開口（図示なし）を備えたガス吸気口素子２４がある。ガス吸気口素子２４は水平面に配置され、それを通ってプロセスガスがガス吸気口素子２４の下に配置されたプロセスチャンバー２５に流れる。プロセスチャンバー２５の床はサセプタ１の表面によって形成される。サセプタ１はグラファイトで構成され、中心軸Ｚの周りを回転することができる。

図４と図１が明らかにするように、サセプタ１は多数の回転テーブル２を保持する。回転テーブル２は、円形ディスクの形状のグラファイト素子によって形成され、サセプタ１の対応する凹部に配置される。個別の供給ライン２６が各凹部の底に開く。それらの供給ラインの各々を通って個別のガス流が回転テーブル２の底面と凹部の底の間のすき間に導入される。このガス流はガスクッションを形成し、回転テーブル２は凹部の底から間隔を空けて保持される。各回転テーブル２に回転が生じるように、ガス流が凹部に導入される。

ガス吸気口素子２４の開口３２の上に温度センサー４がある。温度センサー４は、例えばパイロメーターである。温度センサー４は回転の中心（中心軸Ｚ）から半径方向に所定の距離だけ離れて回転テーブル２の上に直接配置される。それで、回転テーブル２の表面温度または回転テーブル２の上に置かれた１以上の基盤の表面温度が温度センサー４によって測定されることができる。表面温度はガスクッション３の高さを変えることによって変えられる。

サセプタ１の下にヒーター２７がある。ヒーター２７は放射ヒーターまたはＲＦヒーターであってよい。このヒーターで最初にサセプタ１の底面が加熱される。熱は、実質的に熱伝導によってガスクッションに移り、それから同様に熱伝導または熱放射によりガスクッション３によって形成されるすき間を通って回転テーブル２に移る。熱の移動はガスクッション３の高さによって影響される。

ガスクッション３の高さは個々の供給ライン２６を通って流れるガス流の量によって決定される。このガス流はバルブ５によって設定される。バルブ５は温度センサー４によって測定される温度に応じて設定される。好ましくは、バルブ５は電力が無くてもその位置を維持するバルブである。それはすべり接触（図示なし）によって、または無線によって遠隔的にその位置を維持する。関連する回転テーブル２の表面温度が温度センサー４によって測定され、温度の変化が必要とされるときはいつでも、バルブ５が調整される。

サセプタ１はキャリア６の上にある。キャリア６は空洞シャフト３１を有しており、その末端にサセプタ１が配置されている。ガス供給ライン１２は空洞シャフト３１の中を走る。ガス供給ライン１２は中心軸Ｚの周りに一様に円周状に分布するように配置され、ガスクッション３を形成するキャリアガスをバルブ５からサセプタ１の中の供給ライン２６へ導く。キャリアガスは窒素または水素であってよい。

空洞シャフト３１は、軸受ハウジング２０に取り付けられ、反応装置ハウジング１１に固定して接続される。この目的のために、軸受ハウジング２０は軸受空洞を備える。軸受空洞の中には、シール２８が２つの回転軸受２９、３０の間に配置される。

軸受ハウジング２０の下部から空洞シャフト３１の一部が突き出しており、それはまた駆動ホイール２１とともに多数のバルブ５を運ぶ。バルブ５は中心軸Ｚの周りに一様に円周状に分布して、すなわち星形に配置される。軸方向に延びるガス供給ライン１２と平行に、個別の供給ライン９が空洞シャフト３１の中に配置され、ガス分配ボリューム８からバルブ５にガスを導く。

空洞シャフト３１の内側にコア１３がある。コア１３は反応装置ハウジング１１に固定して接続され、駆動モータ２３に接続される。駆動モータ２３は駆動ホイール２２を持つ。駆動ホイール２２は駆動ホイール２１を駆動ベルト（図示なし）で回転させる。そのとき、駆動ホイール２１によって駆動される空洞シャフト３１とバルブ５は中心軸Ｚの周りを回転し、それらとともにサセプタ１を回す。それで、サセプタ１はハウジングに固定されているガス吸気口素子２４に対して回転する。

コア１３の外壁の一部は、コア１３をリングの形に囲むチャンバー（室）の内壁１４を形成し、ガス分配ボリューム８を形成する。環状のチャンバーの外側を向く壁１５は、空洞シャフト３１の内壁によって形成される。ガス分配ボリューム８の２つの環状の上壁と下壁は、それぞれ密封素子１６、１７によって形成される。密封素子１６、１７はそれぞれ軸受１８の上と軸受１９の下に配置される。

コア１３は、コア１３の端面でガスラインに接続される共通ガス供給ライン７を備える。共通ガス供給ライン７は、最初に中心軸Ｚと平行に走る。共通ガス供給ライン７は半径方向に延長されてガス分配ボリューム８に接続され、その結果、チャンバーの内壁１４に開口を形成する。チャンバーの内壁１４に対向するチャンバーの外側の壁１５の中に個別の供給ライン９の開口がある。個別の供給ライン９を通ってチャンバーに流れるガスがバルブ５に導かれる。供給ライン９は最初に半径方向に走り、続いて中心軸Ｚと平行に走る。

図６は、共通ガス供給ライン７の圧力が圧力コントローラ１０によって一定に保たれることを明らかにする。さらに、オプションの流量計ＦＭが共通ガス供給ライン７に設けられてもよい。また、上述した窒素や水素とは別に、希ガスまたは他の使用可能なガスがガスクッション３を生じるためのガスとして使われてよい。

サセプタ１とともに回転するバルブ５は恒久的に電力を供給されてよい。この目的のために、例えば、コア１３と空洞シャフト３１の間、または軸受ハウジング２０と空洞シャフト３１の間ですべり接触（図示なし）によって電流が供給されてよい。けれどもまた、バブル５は誘導的にエネルギーを供給されてよい。さらにまた、バブル５は一定期間ごとにのみ電気エネルギーを供給されてよい。

全ての開示された特徴は、（それ自体）本発明に関連する。関係する／添付の優先権書類の開示内容（優先特許出願の複写）もまた、本願の特許請求の範囲にこれらの書類の特徴を包含させる目的も含め、その出願の開示全体をここに含める。

Claims (12)

1. 回転駆動されるサセプタ（１）の上で動的ガスクッション（３）によって運ばれる多数の回転テーブル（２）を備えたＣＶＤ反応装置であって、
   各ガスクッション（３）が、個別に制御されるガス流によって形成され、
   各ガス流が、温度測定デバイス（４）によって測定される表面温度に応じて個別の制御素子（５）によって変えられ、
   前記サセプタ（１）を運び、前記サセプタ（１）とともに回転するキャリア（６）を備え、
   共通ガス供給ライン（７）が前記キャリア（６）の中に開いて前記ガス流を形成するガスを供給し、前記制御素子（５）が前記キャリア（６）に配置される、
   ことを特徴とするＣＶＤ反応装置。
2. 前記共通ガス供給ライン（７）がガス分配ボリューム（８）の中に開き、当該ガス分配ボリューム（８）から個別のガス供給ライン（９）が各制御素子（５）に分岐することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ反応装置。
3. 前記制御素子（５）がバルブであり、当該バルブを外部から遠隔的に、またはすべり接触によって作動させることができることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ反応装置。
4. 前記バルブが、電力なしに位置を維持することを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ反応装置。
5. 前記共通ガス供給ライン（７）のガス圧力を一定に保つために、前記共通ガス供給ライン（７）に結合される圧力コントローラ（１０）を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
6. 関連するガスクッション（３）へのガス流を順々に変えるために、前記サセプタ（１）の回転軸（Ｚ）の周りに実質的にリングの形に配置される多数の回転テーブル（２）の表面温度を順々に測定するように配置された温度測定素子（４）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
7. 前記キャリア（６）が、実質的に反応装置ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
8. 前記バルブを運ぶ前記キャリア（６）の一部が、前記反応装置ハウジング（１１）の外に配置されることを特徴とする請求項７に記載のＣＶＤ反応装置。
9. 前記ガス供給ライン（９）と前記制御素子（５）が、前記キャリア（６）の回転軸（Ｚ）に対して星形に配置されることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤ反応装置。
10. 前記キャリア（６）が、空洞シャフト（３１）を含み、
    当該空洞シャフト（３１）が、前記反応装置ハウジング（１１）に固定されており、共通ガス供給ライン（７）を備えるコア（１３）を収容することを特徴とする請求項７又は８に記載のＣＶＤ反応装置。
11. 前記空洞シャフト（３１）が、前記反応装置ハウジング（１１）に固定して接続された軸受ハウジング（２０）の軸受空洞に回転可能に取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載のＣＶＤ反応装置。
12. 前記ガス分配ボリューム（８）が、コア（１３）と空洞シャフト（３１）の間に配置された環状のチャンバーであることを特徴とする請求項２または９に記載のＣＶＤ反応装置。

Images