JP2016519426A - 化学蒸着システムにおける加熱均一性を向上させるための装備を備えたウェハキャリア - Google Patents
化学蒸着システムにおける加熱均一性を向上させるための装備を備えたウェハキャリア Download PDFInfo
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Abstract
化学蒸着によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアおよびその製造方法。ウェハキャリアは、その本体内に凹んでいる複数のウェハ保持ポケットを備える。少なくとも1つのウェハ保持ポケット内には断熱スペーサが少なくとも部分的に配置されて周壁面とウェハとの間の間隔を維持しており、スペーサは、ウェハキャリアの熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることによりウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。ウェハキャリアは、スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャをさらに備えており、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有する。
Description
発明の分野
本発明は概して半導体製造技術に関し、特に半導体ウェハ表面の温度むらを低減するための化学蒸着(CVD)処理および関連する装置に関する。
本発明は概して半導体製造技術に関し、特に半導体ウェハ表面の温度むらを低減するための化学蒸着(CVD)処理および関連する装置に関する。
発明の背景
発光ダイオード(LED)およびその他の高性能装置、例えばレーザダイオード、光検出器、電界効果トランジスタの製造において、化学蒸着(CVD)プロセスは通常、窒化ガリウムなどの材料を用いてサファイアまたはシリコン基板上に薄膜スタック構造を成長させるのに使用される。CVDツールは、注入ガスを基板(通常はウェハの形)上に堆積させて薄膜層を成長させる封止された環境であるプロセスチャンバーを含む。このような製造機器の現行製品の一例として、ニューヨーク州プレーンビューのビーコインストルメンツ社製のMOCVDシステムであるTurboDisc(商標)シリーズがある。
発光ダイオード(LED)およびその他の高性能装置、例えばレーザダイオード、光検出器、電界効果トランジスタの製造において、化学蒸着(CVD)プロセスは通常、窒化ガリウムなどの材料を用いてサファイアまたはシリコン基板上に薄膜スタック構造を成長させるのに使用される。CVDツールは、注入ガスを基板(通常はウェハの形)上に堆積させて薄膜層を成長させる封止された環境であるプロセスチャンバーを含む。このような製造機器の現行製品の一例として、ニューヨーク州プレーンビューのビーコインストルメンツ社製のMOCVDシステムであるTurboDisc(商標)シリーズがある。
所望の結晶成長を達成するために、温度、圧力、ガス流速などのいくつかのプロセスパラメータが制御される。異なる材料およびプロセスパラメータを使用して種々の層を成長させる。たとえば、III−V半導体などの化合物半導体から形成される素子は通常、有機金属化学蒸着(MOCVD)によって化合物半導体の連続する層を成長させることで形成される。このプロセスにおいてウェハは、高温で維持されつつ、通常、III族金属源としての金属有機化合物、およびウェハ表面を流れるV族元素源などのガスの組み合わせにさらされる。典型的には、金属有機化合物とV族元素源を、窒素などの反応に感知できるほど参加しないキャリアガスと組み合わせる。III−V半導体の一例が窒化ガリウムであり、たとえばサファイアウェハなどの適切な結晶格子間隔を有する基板上で有機ガリウム化合物とアンモニアを反応させることによって形成することができる。典型的には、ウェハは、窒化ガリウムと関連化合物の蒸着中、約1000〜1100℃の高温下に保たれる。
結晶成長が基板表面での化学反応によって発生するMOCVDプロセスでは、所要の条件下での化学反応の進行を確保するために、プロセスパラメータを特に注意して制御しなければならない。プロセス条件のわずかな変動でも、品質と生産量に悪影響を及ぼす可能性がある。たとえば、窒化ガリウム・インジウム層が蒸着される場合、ウェハ表面の温度変動によって蒸着層の組成とバンドギャップに変動が生じる。インジウムの蒸着圧力は比較的高いため、表面温度が高いウェハ領域において、蒸着層は、インジウムの割合が低くなり、バンドギャップが大きくなる。蒸着層がLED構造のアクティブな発光層である場合、ウェハから形成されるLEDの発光波長が許容不能なほど変動する。
MOCVDプロセスチャンバーにおいて、薄膜層が成長する半導体ウェハは、ウェハキャリアと称される高速回転カルーセル上に置かれ、半導体材料を蒸着させるべくウェハ表面が反応チャンバー内の雰囲気に均一にさらされる。回転速度は約1000RPMのオーダーである。通常、ウェハキャリアはグラファイトなどの高伝熱材料から機械加工され、炭化ケイ素などの材料の保護層で被覆されることが多い。各ウェハキャリアは1セットの円形の窪みまたはポケットを上面に有し、そこに個々のウェハが置かれる。普通、ウェハは各ポケットの底面に間隔をおいて支持されて、ウェハエッジの周囲にガスが流される。関連技術のいくつかの例が米国特許出願公開第2012/0040097号(特許文献1)、米国特許第8,092,599号(特許文献2)、米国特許第8,021,487号(特許文献3)、米国特許出願公開第2007/0186853号(特許文献4)、米国特許第6,902,623号(特許文献5)、米国特許第6,506,252号(特許文献6)、米国特許第6,492,625号(特許文献7)に示されており、それらの開示は引用により本願に組み込む。
ウェハキャリアは、ウェハの露出面を有するウェハキャリアの上面が上方のガス配給装置に向くようにして、反応チャンバー内のスピンドルに支持される。スピンドルが回転すると、ガスが下方のウェハキャリアの上面に向けられて、ウェハキャリアの外周に向かって上面を流れる。使用済みガスは、ウェハキャリアの下方に位置するポートを通じて反応チャンバーから排出される。ウェハキャリアは、ウェハキャリアの底面の下方に位置する、通常は電気抵抗加熱素子である加熱素子によって所望の高温下に保たれる。これらの加熱素子はウェハ表面の所望の温度を超える温度を維持するが、ガス配給装置は通常、ガスの早期の反応を防ぐべく所望の反応温度を下回る温度を維持する。したがって、熱は加熱素子からウェハキャリアの底面へと移行して、上方へ流れてウェハキャリアを通り個々のウェハに至る。また、キャリア材料を通って上方へ伝達される熱は、ウェハキャリアの上面から放射される。ウェハキャリアからの放射の度合いは、キャリアと周囲の部品の放射率によって決定される。
処理中の温度変動を最小化するためのシステム設計上の特徴に多くの努力が投じられてきた。しかしながら、多くの課題を提示する問題が今も残っている。たとえば、ウェハはウェハキャリアよりも伝熱性がかなり低い。ウェハキャリアのポケットにサファイアウェハを導入すると、熱捕捉すなわち「ブランケット」作用が生じる。この現象はポケットの底に略放射状の熱特性をもたらし、中心が高温で、ポケットの外半径に向かうほど低温になり、放射と対流によって熱は周囲に放出される。
製造中のウェハの熱均一性に影響を及ぼすもう1つの作用が、凹状の湾曲を生じさせるウェハ厚全体の熱勾配であり、ウェハ底面とポケット底面との間に非均一な間隙距離を生成する。これは、ウェハの高温の底部が低温の上面よりも膨張して一般的な凹形状をとる傾向にあるからである。概して、凹状の湾曲は、熱ブランケット作用によりウェハに既に存在する熱非均一性を促進する。キャリア材料と比較してガス間隙の熱伝導係数が極めて小さいことにより、ウェハ表面温度は間隙の大きさの変化に極めて敏感である。凹状の湾曲の場合、ウェハの中心がポケットの底に近づくために、外縁よりも高温になる。この作用は通常、シリコン製の大径ウェハにおいてより顕著である。また、シリコンウェハの場合には特に、シリコン基板と基板上に素子を製造するのに使用される蒸着層との間の結晶格子の不一致から生じる膜応力によってさらに反りが増大する。
関連の熱伝達プロセスは、ウェハキャリアポケット縁からウェハ縁まで、この距離に応じて横方向に発生する。高速回転ウェハキャリアを使用するCVDツールにおいて、ウェハは通常、大きな遠心力によりポケットの外縁に向けて付勢される。よって、大抵の場合、これらのウェハはポケット外縁と接触する。ポケット内のウェハの非同心位置はポケット縁からの非均一な間隙を生成し、この間隙は接触点ではゼロであり、接触点から周方向に離れるにつれて増大する。接触点に近い領域でウェハとキャリアの間の間隙が狭まると、キャリアからウェハへの熱伝達が上昇する。この「近接」作用の結果、接触領域の縁部温度が大幅に上昇する。引用により開示を本願に組み込む同時係属の米国特許出願第13/450,062号は、ポケット縁からの所定距離でウェハ中心までの「バンパー」を利用して近接効果を低減するアプローチを説明している。これらのバンパーは、近接効果によって生じる高温の三日月形をほぼ除去するのに成功したと実証されている。しかしながら、いくつかの実質上の課題、特に、中心向きの力を原因とする応力点の集中増によって処理中のバンパー−ウェハエッジ界面で生じるウェハの断裂という課題が残っている。
ウェハ全体にわたって温度の均一性を維持する際のもう1つの課題は、通常は縁部に「平坦部」と一般的に称される1つ以上の直線部を有する円形の平坦なディスクであるウェハに関係する。「平坦部」は概してウェハのドーピング種およびウェハの結晶配向を表すために使用され、200mmよりも小さなウェハで通常は発見される。しかしながら、CVD処理では、平坦部はウェハへの非均一な熱伝達をもたらす。具体的には、平坦部近傍のウェハ部分への熱伝達は、ウェハ平坦部のエッジとウェハキャリアとの間の分離によって低下する傾向にある。また、平坦部はガス流を変形させて、平坦部近傍の温度に影響を及ぼす。
さらなる懸念は、非同心ポケット位置を有する多ウェハポケット形状に関係する。ここでは、対流冷却がウェハキャリア領域とウェハ領域の両方を通過するヒストリカルなガス流線路に依存するため、熱特性が複雑化する。高速回転ディスクリアクタの場合、ガス流線は内半径から外半径へ外方に略接線方向に螺旋旋回する。この場合、ガス流線がウェハキャリアの露出部分(ウェハ間の「ウェブ」領域など)を通過しているとき、この領域はウェハを通過している領域よりも加熱される。概して、これらのウェブは、ウェハが配置されるキャリアの他の領域よりも相当高温である。というのは、ブランケット作用による熱束流線がこの領域へのルートを有する流線を備えるからである。よって、ウェブを通過するガス路は、対流冷却による接線温度勾配を形成し、後縁(ウェハ上の流体流線の出口)に比べて前縁(ウェハへの流体流線の入口)が高温である。
平坦部近傍のウェハ部分から製造される素子は、ウェハの残りの部分の目標値よりも高い光ルミネッセンスを発揮する傾向があるため、これらの作用は生産量の減少をもたらす。CVDリアクタにおけるウェハ加熱均一性を向上させるうえで、これらのおよび関連の課題の1つ以上に対処する解決策が必要とされる。
発明の概要
本発明の側面は、ウェハエッジに沿った熱むらが大幅に低減される化学蒸着(CVD)システムに関する。一側面によると、ウェハキャリアにおいて、本体は、中心軸の周りに対称に形成されており、中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有する。少なくとも1つのウェハ保持ポケットは、上面からウェハキャリア本体内に凹んでいる。各ウェハ保持ポケットは、底面と、底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有しており、中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されている。断熱スペーサは、少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面とウェハとの間の間隔を維持するように設けられている。スペーサは、ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率で構成されるているために、ウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。スペーサ保持フィーチャは、ウェハキャリア本体に形成されてスペーサに係合しており、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するように配向されたる面を有する。
本発明の側面は、ウェハエッジに沿った熱むらが大幅に低減される化学蒸着(CVD)システムに関する。一側面によると、ウェハキャリアにおいて、本体は、中心軸の周りに対称に形成されており、中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有する。少なくとも1つのウェハ保持ポケットは、上面からウェハキャリア本体内に凹んでいる。各ウェハ保持ポケットは、底面と、底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有しており、中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されている。断熱スペーサは、少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面とウェハとの間の間隔を維持するように設けられている。スペーサは、ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率で構成されるているために、ウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。スペーサ保持フィーチャは、ウェハキャリア本体に形成されてスペーサに係合しており、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するように配向されたる面を有する。
本発明の別の側面によると、ウェハキャリアの形成方法が提供される。この方法では、中心軸の周りに対称にウェハキャリア本体が形成される。この本体には、中心軸に垂直に配置される略平坦な上面が形成される。複数のウェハ保持ポケットが形成され、各ポケットは上面から本体内に凹んでいる。ポケットは、底面と、底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有する。ウェハ保持ポケットは、中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されている。
この方法は、少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に断熱スペーサを配置して周壁面とウェハとの間の間隔を維持するステップをさらに備える。スペーサは、ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されているために、ウェハキャリア本体の部分からウェハへの熱伝導を制限する。スペーサ保持フィーチャは、ウェハキャリア本体に形成されてスペーサに係合し、中心軸の周りを回転させられたときにスペーサの遠心運動を防止するよう配向された面を提供する。
本発明の関連の側面では、ウェハキャリアは、化学蒸着によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるための装置の一部であり、その装置は、反応チャンバーと、反応チャンバー内に配置される上端を有する回転可能なスピンドルとを備え、ウェハキャリアは、スピンドルの上端の中央に脱着可能に取り付けられて、少なくともCVDプロセス中にその上端と接触する。
本発明は、添付図面を参照し、以下の本発明の各種の実施形態の詳細な説明に鑑み、より深く理解することができる。
本発明は様々な変更および置換形態を受け入れることができるが、具体例を図面で例示し、詳細に説明する。しかしながら、その意図は本発明を説明した特定の実施形態に限定することではないと理解すべきである。それとは逆に、添付の請求項によって定義される本発明の精神と範囲に属するすべての変更、均等物、代替物を対象とすることを目的とする。
図1は、本発明の一実施形態に係る化学蒸着装置を示す。反応チャンバー8はプロセス環境空間を定める。ガス配給装置12はチャンバーの一端に配置される。ガス配給装置12を有するその端部は、本文書ではチャンバー8の「上端」と称する。このチャンバーの端部は通常、必須ではないが、標準重力基準系におけるチャンバーの最上部に配置される。よって、いずれの方向が重力による上方向と下方向を指すかにかかわらず、本文書で使用される下方向はガス配給装置12から離れる方向を指し、上方向はチャンバー内でガス配給装置12に向かう方向を指す。同様に、素子の「上」面と「下」面は、チャンバー8およびガス配給装置12の基準系を参照して記載する。
ガス配給装置12は、有機金属化合物とV族金属源など、キャリアガスと反応ガスなどのウェハ処理プロセスで使用されるプロセスガスを供給する源14a,14b,14cに接続される。ガス配給装置12は、各種ガスを収容し、プロセスガス流を略下方向に向けるように構成される。ガス配給装置12は望ましくは、動作中にガス配給装置の温度を所望温度に維持するように、液体をガス配給装置を通って循環させる冷却材システム16にも接続される。チャンバー8の壁を冷却するため、同様の冷却材構成(図示せず)を設けることができる。チャンバー8は、ガス配給装置からガスを連続して下方向に流すように、チャンバーの底部またはその近傍の口(図示せず)を通じてチャンバーの内部から使用済みガスを除去する排出システム18も備える。
スピンドル20は、スピンドルの中心軸22が上方向と下方向に延びるようにチャンバー内に配置される。スピンドルは、軸受けと封止(図示せず)が組み込まれた従来の回転通過装置25によってチャンバーに取り付けられており、スピンドルとチャンバー8の壁間の封止を保ちつつ、軸22を中心に回転することができる。スピンドルは上端、すなわちガス配給装置12に最も近いスピンドルの端部に継手24を有する。後述するように、継手24は、ウェハキャリアに脱着可能に係合するウェハキャリア保持機構の一例である。図示する特定の実施形態では、継手24は、スピンドルの上端に向かって先細になり、平坦な上面を終端とする略錐台状の素子である。錐台状素子は錐台の形状を有する素子である。スピンドル20は、軸22を中心にスピンドルを回転させる電気モータ駆動装置などの回転駆動機構26に接続される。
加熱素子70はチャンバー内に取り付けられており、継手24の下方でスピンドル20を囲んでいる。チャンバーは、副チャンバー76につながる入口開口72と、入口開口を開閉するドア74とをさらに備える。ドア74は図1に概略的にのみ示され、ドアがチャンバー8の内部と副チャンバー76を隔離する実線で示す閉鎖位置と、74’として破線で示す開放位置間を移動可能である。ドア74は、開放位置と閉鎖位置間でドアを移動させる適切な制御始動機構を備える。実質上、ドアは、引用により開示を本願に組み込む米国特許第7,276,124号に開示されるように、上方向と下方向に移動可能なシャッタを含むことができる。図1に示す装置は、ウェハキャリアを副チャンバー76からチャンバー内へ移動させ、動作状態でウェハキャリアとスピンドルを係合させ、ウェハキャリアをスピンドルから副チャンバー76へも移動させることができる供給機構(図示せず)もさらに備えることができる。
該装置は複数のウェハキャリア80も含む。図1に示す動作状態では、第1のウェハキャリア80が動作位置でチャンバー8内に配置され、第2のウェハキャリア80が副チャンバー76内に配置される。各ウェハキャリア80は、中心軸84を有する略円形ディスク状の本体82(図2)を含む。本体82は中心軸84の周りに対称に形成される。動作位置では、ウェハキャリア本体の中心軸84はスピンドルの軸22と一致する。本体82は単独片または複数片の複合物として形成することができる。たとえば、引用により開示を本願に組み込む米国特許出願公開第20090155028号に開示されるように、ウェハキャリア本体は中心軸84を囲む本体の小領域を画定するハブと、ディスク状本体の残りを画定する大領域とを含むことができる。本体は望ましくは、プロセスを汚染することなく、プロセスにおいて受ける温度に耐え得る材料から形成される。たとえば、ディスクの大部分は、グラファイト、炭化ケイ素、またはその他の耐火材料などの材料からほぼまたは完全に形成することができる。本体は、相互に略平行に延びており、ディスクの中心軸84に略垂直である略平坦な上面88と底面90とを有する。本体は、複数のウェハを保持する1つまたは複数のウェハ保持フィーチャも有する。
動作時、サファイア、炭化ケイ素、またはその他の結晶基板から形成されるディスク状ウェハなどのウェハ124は、各ウェハキャリア80の各ポケット90内に配置される。通常、ウェハ124は、主面の寸法よりも小さい厚みを有する。たとえば、径が約2インチ(50mm)の円形ウェハの厚みは約430μm以下とすることができる。図1に示すように、ウェハは上面126を上方に向けて配置されるため、上面がウェハキャリアの上部で露出される。なお、各種実施形態では、ウェハキャリア80は異なる量のウェハを担持する。たとえば、例示の一実施形態では、ウェハキャリアは6つのウェハを保持するように構成される。別の例示の実施形態では、図2に示すように、ウェハキャリア80は12個のウェハを保持する。
典型的なMOCVDプロセスにおいて、ウェハが取り付けられたウェハキャリア80は、副チャンバー76からチャンバー8内へ送られて、図1に示す動作位置に配置される。この状態で、ウェハの上面はガス入口構造12に向かって上向きとされる。ヒータ70が始動すると、回転駆動機構26が動作して軸22を中心にスピンドル20、ひいてはウェハキャリア80を回転させる。通常、スピンドルは約50〜1500毎分回転数の回転速度で回転する。プロセスガス供給部14a,14b,14cが始動されてガス配給装置12を介してガスを供給する。ガスはウェハキャリア80に向かって下方に流れ、ウェハキャリアの上面88とウェハの上面126、さらに下方のウェハキャリアの周囲を渡って出口と排出システム18に至る。よって、ウェハキャリアの上面とウェハの上面は、様々なプロセスガス供給部によって供給される各種ガスの混合物を含むプロセスガスに晒される。最も典型的には、上面でのプロセスガスは主に、キャリアガス供給部14bから供給されるキャリアガスからなる。典型的な化学蒸着プロセスでは、キャリアガスは窒素とすることができるため、ウェハキャリアの上面でのプロセスガスは主にいくらかの量の反応ガス成分を伴う窒素からなる。
ヒータ70は、主に放射熱伝達による熱をウェハキャリアの底面90に伝達する。ウェハキャリアの底面に加えられる熱は、ウェハキャリアの本体82を通って上方に流れてウェハキャリアの上面88に到達する。本体を上方に移動する熱は、間隙を上方に通過して各ウェハの底面へ、およびウェハを通って上方にウェハの上面126へも到達する。熱はウェハキャリアの上面88とウェハの上面126からプロセスチャンバーの低温要素、たとえばプロセスチャンバーの壁とガス配給装置12に放射される。さらに、熱はウェハキャリアの上面88とウェハの上面126から、これらの面上を通過するプロセスガスへと伝達される。
図示する実施形態では、該システムは、各ウェハ124の面126の加熱均一性を決定するように設計されるいくつかの特徴を含む。本実施形態では、温度プロファイリングシステム130は、温度モニタ120から温度と温度監視位置情報とを含むことができる温度情報122を受信する。また、温度プロファイリングシステム130は、一実施形態では回転駆動機構26から得られるウェハキャリア位置情報を受信する。この情報を用いて、温度プロファイリングシステム130はウェハキャリア80上のウェハ124の温度特性を組み立てる。温度特性は各ウェハ124の面126の熱分布を表す。
図2および図3は、ウェハキャリア80をより詳細に示す。各ウェハ保持箇所は、上面88から本体内へ下方に延びる略円形の凹部すなわちポケット92の形状を有する。ウェハの形状に一致する略円形に作製される。各ポケット92は、上面88の周囲部分の下方に配置される底面94を有する。底面94は(図示するように)平坦にすることができるし、あるいは凹状、凸状、模様入りなどにすることもできる。各ポケットは、底面を囲んでポケットの周縁を画定する周壁面96も有する。周壁面96は本体の上面88から底面に向けて下方に延びる。各種実施形態では、周壁面96は、壁が内方、すなわちポケットの中心に向けて、周縁の少なくとも一部にわたって傾斜するように下部が切り取られる。よって、このような傾斜周壁面96は、底面94に対して鋭角をなす。例示の一実施形態では、周壁面96と底面94間の角度は80度である。
本発明の一側面は、図3で100として部分的に示す断熱スペーサの追加に関する。各種実施形態に係る断熱スペーサ100は様々な構造をとることができ、そのいくつかを以下に詳述する。ある種の実施形態におけるスペーサ100の重要な特徴は、スペーサ100がポケット92内のウェハと周壁面94との間の分離を維持するよう、スペーサ100を構築し、配置することである。関連する種類の実施形態では、また、スペーサ100は、底面94よりも高い位置にある縁部にてウェハを支持することによってウェハと底面94との間に空間を生成する。スペーサ100の様々な構造が企図されてこれらの機能を提供し、そのいくつかを以下に詳述する。関連の実施形態では、スペーサ100は、処理中にポケットにウェハを保持するのを助ける特徴を有する。たとえば、一実施形態は、本願でリップと称される横拡張部を使用し、この拡張部はウェハの上面の一部にわたって延びることによって、高回転速度での大きな遠心力のせいでウェハが底支持から上昇し、ポケットから脱け出るのを防止する。
スペーサ100のもう1つの特徴が断熱フィーチャである。ウェハへの熱伝達はウェハキャリア80の本体を流れる熱から主に生じるため、この文脈での断熱フィーチャは、スペーサ100の熱伝導率がウェハキャリア80の熱伝導率よりも低いことを意味する。よって、スペーサ100はウェハとウェハキャリアの周(および任意で底)面との間の分離を提供するだけでなく、ウェハキャリア面(複数可)とウェハ外縁との間の熱伝達を制限する。
ある種の実施形態では、ウェハキャリア80が主にグラファイトから作製される場合、スペーサ100はサファイア、石英、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウムなどのセラミック材料、または適用可能なプロセス温度に耐えることができ、適切な熱膨張係数を有し、グラファイトよりも熱伝導率の低いその他の適切な材料から作製される。
関連の実施形態では、ウェハキャリア80は、各スペーサ100と係合するように構成される1つ以上のスペーサ保持フィーチャを有する。各種実施形態に係るスペーサ保持フィーチャは様々な構造をとることができるが、重要な側面において、スペーサ保持フィーチャの特定の実施形態は、ウェハキャリア80の回転による横方向の力を含むプロセス条件下でスペーサ100を保持するように構成される。特に、ウェハには、中心軸84から1つ以上のスペーサ100に対して径方向外向きの大きな遠心力が加わる。この力は、ウェハキャリア80のスペーサとスペーサ保持フィーチャによって対抗される。一実施形態によると、スペーサおよびスペーサ保持フィーチャは、中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じてスペーサを所定位置にロックするブレース構造を形成するように協働する。
別の関連の実施形態において、スペーサは、ポケットの中心から離れる方向にウェハキャリアの上面に沿って横方向に延びる上部を有する。有益なことに、この構造は、ウェハの下方ではないウェハキャリアの上面に断熱性を提供することによって、ウェハキャリア本体内の熱束均一性、最終的にはウェハの製造過程の加熱均一性を向上させる。
図4は、ウェハ保持ポケット92a内に位置し、一実施形態に係る個別のスペーサ構造であるスペーサ100aによってさらに保持されるウェハ24を示す概略平面図である。本例では、各スペーサ100aは、(具体的には各ポケット92の外周に沿って)ウェハ保持ポケットに部分的に配置される。各スペーサ100aはウェハ界面106aを含む。概略的に示すように、スペーサ保持フィーチャ200aは、(本体82aの周囲材料によって画定される)スペーサ保持凹部としてウェハキャリアの本体82aに形成され、各保持凹部にスペーサ100aの少なくとも一部が位置する。各種実施形態において、スペーサ保持凹部は、ウェハキャリアの上面88a、ウェハ保持ポケットの底面94a、またはその両方で凹んでいる。
図5は、スペーサ100bがスペーサ保持フィーチャ200bによって保持される別の例示の構成を示す概略断面図である。本例では、スペーサ保持フィーチャ200bは例示のウェハキャリアの上面88bから上方に突出し、図示されるようにそこに底面94bを有するウェハ保持ポケット92bが画定される。スペーサ100bは底面94bに向かって下方に延びる第1の部分102bと、上面88bに配置される第2の部分とを有する。
図6Aおよび図6Bは、ポスト構造102cとヘッド構造104cとを含む別の例示のスペーサ100cをそれぞれ示す。ポスト構造102cはスペーサ保持フィーチャ内にほぼ完全に嵌合するように設計される。ヘッド構造104cは、一部がウェハ保持ポケットの周縁の内側に位置し、ウェハエッジ界面106cとウェハ底支持タブ108cを含むように設計される。一実施形態では、図示するように、ウェハエッジ界面106cは、ウェハキャリアが製造中に使用される際にウェハを所定位置にロックするように、下部が切り取られている(すなわちウェハ保持ポケット中心に向けて内方に傾斜している)。ウェハ底支持タブ108cは、スペーサ100cが設置されるときに底面94cよりも高い位置にある上面を有する。この構成により、ウェハ底支持面108cは、底面94から間隔をおいてウェハを保持することができる。具体的には、あるプロセスでは、ガスはウェハ底部と底面94間を流れることができる。ヘッド構造104cは、スペーサ保持フィーチャでスペーサを補強する、あるいは所定位置にロックする役割を果たすスペーサブレース部110cをさらに含む。
図7は、ウェハ保持ポケット92cを有するウェハキャリアの断面図である。スペーサ保持フィーチャ200cは穴部202cと204cを含む。穴部202cは、ウェハキャリア本体82c内をウェハ保持ポケット92cの底面94cよりも十分に下まで延びている。穴部202cはポスト構造102cと係合するように設計される。同様に、ヘッド構造104cと係合する大きな上側穴部204cが形成される。上側穴部204cも底面94cよりも下に延びている。また、上側穴部204cの一部はウェハ保持ポケット92cに突出する。これは、ウェハエッジ界面106cとウェハ底支持タブ108cとを含む部分である。本実施形態では、スペーサ保持フィーチャ200cは、ウェハキャリアの本体82cによって画定され、スペーサ保持フィーチャ200cの遠位端でウェハ保持ポケット92cの中心から放射軸に沿って配置されるスペーサブレース切抜部210cも含む。組み付けられたウェハキャリアでは、スペーサブレース切抜部210cがスペーサブレース部110cと係合する。
図8は、関連の実施形態に係るウェハ保持ポケット92cと複数のスペーサ保持フィーチャ200cとを含むウェハキャリアの例示の構成を示す上面図である。スペーサ保持フィーチャ200cは非均一にポケット92cの周縁の周りに配置され、ウェハキャリアの中心軸よりもポケット92cの遠位端に密集している。
図9は、一実施形態に係るスペーサ100の別の種類の形状を示す概略上面図である。図示するように、スペーサ100dは、ウェハ保持ポケット92dの周縁に沿って配置される連続リング状構造である。図10は、スペーサ保持フィーチャ200dが図5の実施形態に類似する上向きの突出部である10−10断面に沿った断面図である。本実施形態に示すように、スペーサ100dの断面は略Z字状である。関連の実施形態では、スペーサ100dと係合するスペーサ保持フィーチャ200dの内面は下部を切る(すなわち内方に傾斜させる)ことでリング状スペーサ100dの保持を向上させることができる。
他の実施形態では、任意の適切な断面を使用することができる。また、他の実施形態では、突出部200dを省略することができる。後者の場合、ポケット92dの底面を囲む周壁面がスペーサ保持フィーチャとしての役割を果たすことができる。
図11は、図10の実施形態の変形を示す概略図である。本例では、スペーサ100eはリング状であり、先の実施形態のようにウェハ保持ポケットの輪郭に一致するが、C字状断面を有する点で異なる。C字状スペーサリングの第1の部分102eはウェハ保持ポケット底面94eまで、あるいは(図示されるように)それを越えて延びている。C字状断面103eの第2の部分は、本実施形態のスペーサ保持フィーチャとして供する溝200eまで延びている。
図12に概略的に示す本実施形態の変形では、スペーサ100fは、ウェハキャリアの上面88fに沿って延びる横拡張部103fを有して、ウェハ保持ポケット92fの周縁を超える上面の部分に断熱性を提供する。この上側の断熱性は、ブランケット作用による温度むらを回避するのに有効である。本質的には、ウェハキャリアの「ウェブ」領域に断熱性を拡張すると、均一なブランケットが生成されることによって、CVD処理中、熱がより容易に放射によって放出され、あるいは伝導または対流によって伝達されて低温箇所と高温箇所がウェハ上に発生する非断熱面が回避される。関連の実施形態では、図示するように、スペーサ100fは、ポケット底面94fに沿ってポケット92fの中心に向かって放射状に突出する棚状突起部108fを含む。本例では、スペーサ保持フィーチャ200fは、スペーサの深い部分が下方に延びる溝によって具体化される。
図13Aは、上側のリングスペーサ100g1と下側のリングスペーサ100g2とを備える複合構造としてスペーサ100が実現される別の種類の実施形態を示す展開図である。組み立てられると、上側リングスペーサと下側リングスペーサは、図13Bのアセンブリの一部断面図に詳細に示すように、入れ子状に嵌合する。本実施形態では、各リングスペーサ100g1,100g2は略L字状断面を有する。図示するように、上側スペーサ100g1が下側スペーサ100g2の角部に嵌合する。組み立てられたリングは、ウェハ保持ポケット底面94gよりも深い溝200gに挿入される。アセンブリでは、下側スペーサ100g2は、ウェハ保持ポケット92gの周縁の周りに延びる棚状突起部108gを提供する。上側リングスペーサ100g1はウェハエッジ界面106gを提供する。上側リングスペーサと下側リングスペーサの入れ子状アセンブリは、周壁96gの下部を切り取ったことで溝200gに確実に保持される。同様に、ウェハもウェハエッジ界面106gの下部を切り取ったことで確実に保持される。
図13Aおよび図13Bを参照して説明した実施形態の変形として、図14は上側リングスペーサ100h1と下側リングスペーサ100h2とからなる複合スペーサを示す展開図である。下側リングスペーサ100h2は、内壁に沿って複数のタブ108hを有することを除き、上述した下側リングスペーサ100g2と類似する。タブ108hは内方、すなわちポケットの中心に向かって突出し、ウェハ保持ポケット底の底面(縁部)によってウェハを持ち上げる役割を果たす。これは、タブ群が連続棚状突起部を構成しないことを除き、棚状突起部108gと類似の役割である。有益なことに、用途によっては、プロセスガスがある程度、ウェハの下で流れる機会を提供する。ウェハの遠位端はウェハキャリアの高速回転による遠心力のために最大応力を受けるため、タブ108hはポケットの遠位端(すなわち製造中にウェハキャリアが周りを回転する中心軸から最も遠い)に近づくにつれ高密度に(すなわち密集して)配置される。タブ108hをウェハキャリアの中心軸に対して適切に位置合わせするため、一実施形態では突出部として実装される1セットのキー112h、114hがウェハキャリアの本体の切欠き(図示せず)と係合する。リングスペーサ100h1および100h2が相互に係合するため、上側リングスペーサ100h1のキー112hが下側リングスペーサのキー114hに嵌合し係合する。
図15は、図13Aおよび図13Bを参照して説明した実施形態の別の変形を示す断面図である。図15に示す実施形態では、下側リングスペーサ100i2は下側リングスペーサ100g2に類似する。下側リングスペーサは同様に棚状突起部108i(またはタブ)を設け、上側リングスペーサ100i1によって入れ子式に所定位置にロックされる。主な違いは上側リングスペーサ100i1にある。具体的には、ウェハエッジ界面106iは必ずしも下部を切り取らなくても良い(切り取ってもよい)。ウェハを確実に保持するために切り取る代わりに、リップ115iがポケットの中心に向かって延びている。ウェハがポケット内に存在するとき、リップ115iがウェハの上縁に達する。本実施形態において、リップ115iは上側リングスペーサ1001の全周に沿って連続する。関連の実施形態において、リップ115iは周縁の様々な位置に設けられるタブの形状であり、連続したリップではない。リップ115iは、ウェハエッジの上方への移動に対抗することによって、ウェハがウェハ保持ポケットから脱け出るのを防止する。
本発明の関連の側面では、1つ以上の平坦なエッジ、すなわち平坦部を有するウェハのウェハエッジ間加熱均一性を向上させる工夫がなされる。図16は、ある種の実施形態に係るアプローチを示す図である。ウェハキャリア380は、従来のウェハキャリアのように上面から凹んだウェハ保持ポケット392を有する。しかしながら、底面394はウェハの平坦なエッジへの熱伝達を向上させるように特別に変更されている。具体的には、ポケット底の平坦補償部350が、ウェハキャリア380を設計するウェハの平坦部のサイズに対応する距離分、ポケットの周縁からポケットの中心に向けて下向きに傾斜している。
図17Aおよび図17Bは、図16の17−17断面に沿った断面図である。図17Aは、上昇した平坦なポケット底部352aを含み、その後で凹状の下向き湾曲断面354aの形状をとる平坦補償部350aに隣接した内周ポケット壁396を示す。一実施形態では、平坦部と凹状部間の移行点は、ウェハ390の平坦なエッジの位置に基づく。たとえば、一実施形態では、移行部はウェハの平坦なエッジの真下に位置する。
図17Bは類似の実施形態を示すが、底部の3つの部分、すなわち平坦部352b、直線的な傾斜部353、凹状の傾斜部354bを有する。これらの部分の相対位置は、プロセスの実行から得た実験データと、各実行のフォトルミネセンス変動性とに基づき最適化することができる。
図18は、2つの平坦部を備え、ウェハを収容するように設計されたウェハ保持ポケットの概略上面図である。ここでは、2つの平坦補償部は、ウェハ上のウェハ平坦部と整合される。
図19は別のアプローチ、すなわち非円形ポケットの使用を示す。本例では、略平坦な周壁部450はウェハ平坦部と一致するように設計される。このアプローチは、ウェハ平坦部とポケットの周壁間の距離をウェハエッジに沿った他の地点とほぼ同距離に維持する。関連のアプローチでは、略平坦な壁部450は実際には完全に平坦ではない。その代わりに、非常に大きな半径で、わずかに突出した湾曲部が設けられる。これにより、ポケットの中心に向かう周壁の突出部が形成される。この形状は、ウェハエッジが周壁に当たって動かなくなるのを回避するため、処理後にウェハをポケットから取り外し易い。こうした問題は、ウェハが湾曲周壁と略平坦な壁部450との間の移行時に角部に押し進められる場合に発生し得る。
図20は、スペーサ100がウェハ平坦部を収容するのに使用される、一実施形態に係るスペーサ100の別の種類の形状を示す概略上面図である。図示するように、スペーサ100jは、ウェハ124jのウェハ平坦部と一致することを意図する平坦な内側部101jを有する連続的なリング状構造である。スペーサ100jは円形ウェハ保持ポケット92jの周縁に沿って配置される。リング状スペーサ100jの外周は円形であるため、一実施形態に係るスペーサ100jは任意の配向で配置することができる。関連の実施形態では、ウェハ平坦部の特定の配向を必要とするキーおよび切欠きフィーチャが利用される。本実施形態では、スペーサ100jの断熱特性について、ウェハエッジとポケット周縁との間の間隔によってウェハ124jの平坦なエッジで生じる非均一性が排除されている。このアプローチは図16〜図18の実施形態を排除するものではない。よって、いくつかの実施形態では、ポケット底の平坦補償部350と組み合わせることができる。スペーサ100jはウェハキャリア本体82jのスペーサ保持フィーチャ200jに収容される。
上述の実施形態は例示的であり、限定的ではないことを意図する。他の変形も請求項に含まれると考えられる。また、本発明の側面を特定の実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、請求項に定義される発明の範囲を逸脱せずに形式や細部に変更を加えることができると認識するであろう。
当業者であれば、本発明が上述の個々の実施形態で例示される特徴よりも少ない特徴を備えることができると認識するであろう。本文書に記載の実施形態は、本発明の様々な特徴を組み合わせることができる方法を網羅的に提示することを目的としていない。したがって、実施形態は特徴の組み合わせを相互に排除するものではない。当業者によって理解されるように、本発明は異なる個々の実施形態から選択される様々な個々の特徴の組み合わせを備えることができる。
上記文献の引用による組込みは、本文書に明示する開示に反する主題が組み込まれないように制限される。さらに、上記文献の引用による組込みは、上記文献に含まれる請求項が引用により本願の請求項に組み込まれないように制限される。しかしながら、上記文献の請求項は、特段排除されない限り、本願の開示の一部として組み込まれる。さらに、上記文献の引用による組込みは、文献内の定義が、特段明示されない限り引用により組み込まれないように制限される。
本発明の請求項を解釈する目的で、「手段」または「ステップ」という特定の用語が請求項において記載されない限り、米国特許法第112条6項を引用すべきではないことを明示しておく。
Claims (23)
- 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有しており、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも1つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジが保持される前記底面の部分は、前記ウェハの丸みのあるエッジ部分の下方に配置されている前記底面の部分に比べて凹んでいない隆起部を有する、ウェハキャリアアセンブリ。 - 前記底面の前記隆起部は平坦部を有する、請求項1のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記ウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジが保持される前記底面の前記部分は、前記ウェハ保持ポケットの周縁から前記ウェハ保持ポケットの中心までの下向きの傾斜を有する、請求項1のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記底面の前記下向きの傾斜部は、下向きの凹状の傾斜部を有する、請求項3のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記底面の前記下向きの傾斜部は、下向きの直線的な傾斜部を有する、請求項3のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記ウェハ保持ポケットの前記周壁面は、保持しようとするウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジと一致するように構成されている少なくとも1つの略平坦部を有する、請求項3のウェハキャリアアセンブリ。
- 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも1つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハ保持ポケットは、前記周壁に沿って配置されている挿入スペーサを備え、保持しようとするウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジと一致する内周を画定する、ウェハキャリアアセンブリ。 - 前記挿入スペーサは、前記ウェハ保持ポケットに収容されるように構成されている円形の外周を有するリング状構造を備え、前記ウェハ保持ポケットは円形であり、前記ウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジと一致する少なくとも1つの平坦な内側部を有する、請求項7のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記挿入スペーサは、前記ウェハキャリア本体に比べて断熱性を有する材料から形成されている、請求項7のウェハキャリアアセンブリ。
- 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、ウェハキャリアアセンブリは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと
を備え、前記ウェハ保持ポケットは、少なくとも1つの平坦なエッジを有するウェハを収容するようにさらに構成されており、前記ウェハ保持ポケットの前記周壁面は、保持しようとするウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジと一致するように構成されている少なくとも1つの略平坦部を有する、ウェハキャリアアセンブリ。 - 前記周壁面の前記少なくとも1つの略平坦部は、前記ウェハ保持ポケットに突出する凸状の湾曲部を有する、請求項10のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記ウェハの前記少なくとも1つの平坦なエッジが保持される前記底面の部分は、前記ウェハの丸みのあるエッジ部分の下方に配置されている前記底面の部分に比べて凹んでいない隆起部を有する、請求項10のウェハキャリアアセンブリ。
- 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのシステムにおいて使用されるウェハキャリアアセンブリであって、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと、
前記少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するように設けられた断熱スペーサであって、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限する断熱スペーサと、
前記ウェハキャリア本体に形成されて前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャであって、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有するスペーサ保持フィーチャと
を備えるウェハキャリアアセンブリ。 - 前記スペーサおよび前記スペーサ保持フィーチャは、前記中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じて前記スペーサを所定位置にロックするブレース構造を形成するように協働する、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは、前記底面と前記ウェハの間の空隙スペースを維持する、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは、ウェハキャリアの前記上面に沿って延びることで前記ウェハ保持ポケットの周縁を超えて前記上面の部分にわたる断熱性を与える横拡張部を有する、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは下側部分および上側部分を備える複合構造を有し、前記上側部分は、前記下側部分および前記スペーサ保持フィーチャと係合することで、前記中心軸から径方向外向きに加わる遠心力に応じて前記下側部分と上側部分を固定する、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記上側のリングスペーサは、ウェハキャリアアセンブリの回転時、前記中心軸に向かう方向に前記ウェハのエッジに中心向きの力を印加するウェハエッジ界面を提供する、請求項17のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも1つのリング構造を備え、前記少なくとも1つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの中心に向かって突出する複数のタブを有し、前記タブは、動作時に各タブがウェハの底面からウェハを支持するように設けられており、連続するタブの間の間隙によってガスがウェハの下方に流れることができる、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも1つのリング構造を備え、前記少なくとも1つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの中心に向かって突出するリップを有し、前記リップは、動作時に前記リップがウェハの上面からウェハを前記ウェハ保持ポケット内に保持するように設けられている、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 前記スペーサは、前記ウェハ保持ポケットの周縁に沿って配置されている少なくとも1つのリング構造を備え、前記少なくとも1つのリング構造は、前記ウェハ保持ポケットの周縁に一致する外周と、平坦なエッジを有するウェハの周囲に一致するように構成されている平坦部を有する内壁とを備える、請求項13のウェハキャリアアセンブリ。
- 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるための装置であって、その装置は、
反応チャンバーと、
前記反応チャンバー内に配置される上端を有する回転可能なスピンドルと、
前記1つ以上のウェハを搬送および支持するためのウェハキャリアであって、前記スピンドルの上端の中央に脱着可能に取り付けられて、少なくともCVDプロセス中に前記上端と接触するウェハキャリアと、
加熱用に前記ウェハキャリアの下に配置される放射加熱素子と
を備え、前記ウェハキャリアは、
中心軸の周りに対称に形成されたウェハキャリア本体であって、前記中心軸に垂直に配置されている略平坦な上面を有するウェハキャリア本体と、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されているウェハ保持ポケットと、
前記少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に配置されて前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するように設けられた断熱スペーサであって、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限する断熱スペーサと、
前記ウェハキャリア本体に形成されて前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャであって、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を有するスペーサ保持フィーチャと
を備える、装置。 - 化学蒸着(CVD)によって1つ以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるためのウェハキャリアの組み立て方法であって、
ウェハキャリア本体を中心軸の周りに対称に形成するステップであって、そのステップは、前記中心軸に垂直に配置される略平坦な上面を形成することを含むことと、
前記上面から前記ウェハキャリア本体内に凹んでいる少なくとも1つのウェハ保持ポケットを形成するステップであって、前記少なくとも1つのウェハ保持ポケットのそれぞれは、底面と、前記底面を囲んでウェハ保持ポケットの周縁を画定する周壁面とを有し、前記ウェハ保持ポケットは、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記周縁の内側にウェハを保持するように構成されていることと、
前記少なくとも1つのウェハ保持ポケット内に少なくとも部分的に断熱スペーサを配置して前記周壁面と前記ウェハとの間の間隔を維持するステップであって、前記スペーサは、前記ウェハキャリア本体の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料で構成されることにより、前記ウェハキャリア本体の部分から前記ウェハへの熱伝導を制限することと、
前記スペーサに係合するスペーサ保持フィーチャを前記ウェハキャリア本体に形成するステップであって、前記スペーサ保持フィーチャは、前記中心軸の周りを回転させられたときに前記スペーサの遠心運動を防止するように配向された面を提供することと
を含む方法。
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